MEMOIRE
DE STAGE DE FIN D’ETUDES
Pour l’obtention du
Diplôme de mastère professionnel
« Nouvelles Technologies des Télécom...
Dédicaces
À cœur vaillant rien d’impossible
À conscience tranquille tout est accessible
Quand il y a la soif d’apprendre
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Remerciements
La réalisation de ce mémoire a été possible grâce au concours de plusieurs personnes à qui je
voudrais témoi...
Acronymes
GSM: Global System for Mobile Communications (anciennement Groupe Spécial Mobile).
BTS: Base Transceiver Station...
WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access.
INT: Instance Nationale de Télécommunications.
MENA: Middle East a...
Sommaire
Introduction générale...............................................................................................
c. Vertical Mapper SDK (Software Development Kit):................................................................ 34
d. C...
Liste des figures
Figure 1 : Direction Ingénierie Réseau et Services…………………………… 4
Figure 2 : Exemple d’un appel dans un ré...
Liste des tableaux
Tableau 1: Les interfaces du réseau GSM……………………………………………. 9
Tableau 2 : Tableau comparatif des technolo...
Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles
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Introduction générale
Le développement des rés...
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Chapitre 1 : Présentation de l’entreprise : Oo...
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Orascom Telecom. En 2013, Qtel rachète encore ...
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Chapitre 2 : Généralités sur les réseaux mobil...
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Ces deux modes : le W-CDMA et le TD-CDMA coha...
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s'appuiera alors sur les principaux éléments ...
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Dans le tableau ci-dessus nous présentons une...
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HSDPA-3.5G (3G+) :
On parle de HSDPA pour une...
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C : Puissance du sign...
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démographiques. Alors que la notion de Qualit...
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 Terminal et offre de référence.
Il y a deux...
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silences de parole pour diminuer l'énergie ém...
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Elle correspond à la moyenne géométrique des ...
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4. Modèle de propagation et système d’informa...
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éventuelles diffractions aux incidences faibl...
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La carte apparait ainsi comme une forme inter...
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l'utilisateur du logiciel SIG. De nos jours, ...
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géographiques au format vectoriel ou raster t...
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Les modèles de propagation on...
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Références bibliographiques
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Annexe 4 : Pourquoi avoir recours aux cartes ...
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Résumé :
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Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles Par Mohamed Raafat OMRI

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Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles Par Mohamed Raafat OMRI

  1. 1. MEMOIRE DE STAGE DE FIN D’ETUDES Pour l’obtention du Diplôme de mastère professionnel « Nouvelles Technologies des Télécommunications et Réseaux (N2TR)» Présenté par : Mohamed Raâfat OMRI Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles Réalisé à Groupe Ooredoo Tunisie Soutenu le : 15 juin 2014 Devant le jury : Président : Mr. Jalel Khédiri Encadreur : Mr. Hassen Seddik Rapporteur : Mr. Ezzdine Ben Braiek Membre : Mlle. Maha Hammoudi Année Universitaire : 2013 / 2014
  2. 2. Dédicaces À cœur vaillant rien d’impossible À conscience tranquille tout est accessible Quand il y a la soif d’apprendre Tout vient à point à qui sait attendre Quand il y a le souci de réaliser un dessein Tout devient facile pour arriver à nos fins Malgré les obstacles qui s’opposent En dépit des difficultés qui s’interposent Les études sont avant tout Notre unique et seul atout Ils représentent la lumière de notre existence L’étoile brillante de notre réjouissance Comme un vol de gerfauts hors du charnier natal Nous partons ivres d’un rêve héroïque et brutal Espérant des lendemains épiques Un avenir glorieux et magique Souhaitant que le fruit de nos efforts fournis Jour et nuit, nous mènera vers le bonheur fleuri. Je dédie ce mémoire à mes chers parents, mes sœurs et frère, ma fiancée et à mes amis ainsi que tous les gens qui m’ont aidé de près ou de loin à accomplir ce travail.
  3. 3. Remerciements La réalisation de ce mémoire a été possible grâce au concours de plusieurs personnes à qui je voudrais témoigner toute ma reconnaissance. Je voudrais tout d'abord adresser toute ma gratitude à l’encadrante professionnelle de ce mémoire, Mlle Maha HAMMOUDI, pour sa patience, sa disponibilité et surtout ses judicieux conseils, qui ont contribué à alimenter ma réflexion. Je désir aussi remercier Mr. Hassen SEDDIK, mon encadrant académique, pour la qualité irréprochable de son encadrement et son dévouement pour l'enseignement. Je remercie ma famille, toujours présente et disponible. Je voudrais exprimer ma reconnaissance envers les amis et les collègues qui m’ont apporté leur support moral et intellectuel tout au long de ma démarche. Enfin, je tiens à rendre hommage au corps administratif de l’Université Virtuelle de Tunis.
  4. 4. Acronymes GSM: Global System for Mobile Communications (anciennement Groupe Spécial Mobile). BTS: Base Transceiver Station. BSC: Base Station Controller. MSC: Mobile Switching Center. VLR: Visitor Location Register. HLR: Home Location Register. NSS: Network Sub-System. BSS: Base Station System. OSS: Operating Support System. GPRS: General Packet Radio Service. EDGE: Enhanced Data Rates for GSM Evolution. UMTS (3G): Universal Mobile Telecommunications System. GMSC: Gateway Mobile Switching Center. LTE (4G): Long Term Evolution. HSPA (3G+): High Speed Packet Access. HSDPA: HS Downlink PA. HSUPA: HS Uplink PA. FDD: Frequency Division Duplexing. TDD: Time Division Duplexing. SMS: Short Message Service. CDMA: Code Division Multiple Access. TD-CDMA: Time Division CDMA. W-CDMA: Wide Band CDMA. UTRAN: UMTS Terrestrial Access Network. UTRA: Universal Terrestrial Radio Access. RNS: Radio Network Sub-system. CN: Core Network. 3GPP: 3rd Generation Partnership Project. USIM: UMTS Subscriber Identity Module; UE: User Equipment. RNC: Radio Network Controller. KPI: Key Performance Identification.
  5. 5. WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access. INT: Instance Nationale de Télécommunications. MENA: Middle East and North Africa. GIS: Geographic Information System. SIG: Système d’Information Géographique. ARCEP : Autorité des régulations des communications électroniques et des postes. RNIS: réseau numérique à intégration de services. RTCP: Real-time Transport Control Protocol.
  6. 6. Sommaire Introduction générale............................................................................................................................... 1 Chapitre 1 : Présentation de l’entreprise : Ooredoo Tunisie (Tunisiana)................................................ 2 1. Introduction :............................................................................................................................... 2 2. Présentation générale d’Ooredoo Tunisie : ................................................................................. 2 3. Organigramme de l’entreprise:.................................................................................................... 3 4. Conclusion :................................................................................................................................. 4 Chapitre 2 : Généralités sur les réseaux mobiles..................................................................................... 5 1. Introduction :............................................................................................................................... 5 2. Technologies de la téléphonie mobile :....................................................................................... 5 a. Réseau GSM............................................................................................................................ 5 b. Universal Mobile Telecommunications System : UMTS (3G)............................................. 11 3. Couverture dans les réseaux GSM et UMTS : .......................................................................... 17 a. Principe de la couverture réseau :.......................................................................................... 17 b. Définition d’une portion de territoire couverte par un service mobile :................................ 19 c. Contrôle fait par l’Instance Nationales des Télécommunications (INT) :............................. 22 4. Modèle de propagation et système d’information géographique : ............................................ 23 a. Modèle de propagation :........................................................................................................ 23 b. Système d’information géographique (SIG) : ....................................................................... 24 5. Conclusion :............................................................................................................................... 28 Chapitre 3 : Etude de l’existant et descriptif de l’application ............................................................... 29 a. MapInfo :................................................................................................................................... 30 b. Vertical Mapper :....................................................................................................................... 31 c. MapBasic :................................................................................................................................. 32 d. Mentum Planet (InfoVista) :...................................................................................................... 33 a. Environnement de développement:........................................................................................... 33 b. Langage de programmation:...................................................................................................... 33
  7. 7. c. Vertical Mapper SDK (Software Development Kit):................................................................ 34 d. Configuration matérielle et logicielle de la plateforme de développement:.............................. 34 e. Descriptif de l’application:........................................................................................................ 35 Conclusion générale .............................................................................................................................. 44 Références bibliographiques ................................................................................................................. 45 Annexe 1 : Étude comparative entre les différents SIG ........................................................................ 46 Annexe 2: vmRegionContour()............................................................................................................. 47 Annexe 4 : Pourquoi avoir recours aux cartes cellulaires?.................................................................... 49
  8. 8. Liste des figures Figure 1 : Direction Ingénierie Réseau et Services…………………………… 4 Figure 2 : Exemple d’un appel dans un réseau GSM………………………… 6 Figure 3 : Architecture réseau GSM………………………………………… 8 Figure 4 : Découpage en cellules du réseau GSM…………………………… 10 Figure 5 : Architecture réseau UMTS………………………………………… 12 Figure 6 : Méthodes d’accès multiples……………………………………… 13 Figure 7 : Evolution des réseaux sans fil…………………………………… 15 Figure 8 : Principe de la couverture………………………………………… 17 Figure 9 : Les DLLs Vertical Mapper………………………………………… 35 Figure 10 : Carte à contour de région à -90.6 dbm générée par l’application 37 Figure 11 : Carte à contour de région à -88.9 dbm générée par l’application 38 Figure 12 : Carte à contour de région à -88 dbm générée par l’application 38 Figure 13 : Carte à contour de région à -86.1 dbm générée par l’application 39 Figure 14 : Carte à contour de région à -74.8 dbm générée par l’application 39 Figure 15 : Carte à contour de région à -72.7 dbm générée par l’application 40 Figure 16 : Carte à contour de région à -66.5 dbm générée par l’application 40 Figure 17 : Carte à contour de région à -59.3 dbm générée par l’application 41 Figure 18 : Carte à contour poly-ligne à -74.8 dbm générée par l’application 42 Figure 19 : Génération consécutive des contours des régions selon les seuils 43
  9. 9. Liste des tableaux Tableau 1: Les interfaces du réseau GSM……………………………………………. 9 Tableau 2 : Tableau comparatif des technologies et normes………………………… 17 Tableau 3 : Tableau récapitulatif des niveaux de champs…………………………… 21 Tableau 4: Tableau récapitulatif de niveau de qualité………………………………... 22 Tableau 5 : Les indicateurs de mesures définis par l’INT……………………………. 22 Tableau 6 : Temps de génération de cartes à seuil ………...……………………….. 35
  10. 10. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 1 Introduction générale Le développement des réseaux de télécommunications mobiles ces dernières années nécessite des opérateurs de télécommunication une prise en compte de plus en plus fine de la réalité du milieu de propagation des ondes radioélectriques. Il y a encore peu de temps les cartes topographiques traditionnelles, combinées à des photographies aériennes, suffisaient pour déployer un réseau cellulaire. Mais la localisation des antennes n’était pas optimale, la qualité des communications non plus, ce qui entraînait le mécontentement des abonnés. L’ouverture des systèmes de fréquences à la concurrence sur le sol tunisien a bouleversé le paysage national, et a introduit, comme ailleurs, une pression considérable sur les besoins de la réalisation de recherche d’optimisation des réseaux de télécommunication. La demande étant surtout concentrée en milieux urbanisés, la localisation des antennes devient plus complexe du fait de l’influence des formes urbaines et des types d’occupation du sol associés. L’importance des éléments géographiques, leur nature, leur agencement, ainsi que le rôle du niveau d’observation qui leur est associé, est déterminante pour une utilisation optimale des modèles de propagation radioélectrique, c’est-à-dire conciliant la précision des données géographiques, les traitements et le coût de ces opérations. L’analyse spatiale et l’intégration possible des données pertinentes dans ce contexte au sein d’un Système D’information Géographique permettra d’appréhender l’influence des données géographiques sur la réalisation des modèles de propagation en ce qui concerne l’occupation du sol (échelle, qualité, typologie, nature des éléments…) et de créer des algorithmes de calcul de la couverture de champ radioélectrique plus adaptés à une optimisation des réseaux radio-mobiles. La prédiction des zones de couverture est fondamentale pour la définition des systèmes cellulaires de radiocommunications et pour leur déploiement géographique. Afin d’assurer une couverture radioélectrique de très bonne qualité, il est nécessaire de mettre au point des modèles performants de couverture radioélectrique afin de placer les émetteurs à des points stratégiques. Dans le présent manuscrit, nous allons tout d’abord présenter l’entreprise accueillante de ce stage, puis nous exposons des généralités concernant les réseaux mobiles et finalement nous étudions l’existant tout en proposant une solution adéquate.
  11. 11. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 2 Chapitre 1 : Présentation de l’entreprise : Ooredoo Tunisie (Tunisiana) 1. Introduction : D’après les derniers chiffres de l’Instance Nationale des Télécommunications (INT), le groupe qatari des télécommunications Ooredoo (ex-Tunisiana) demeure le leader du marché des télécommunications. En 2013, il a enregistré une part de marché estimée à 52,7%, soit 7,4 millions d’abonnés. Ce nombre montre que l’opérateur a progressé légèrement. En effet, en 2012, Ooredoo Tunisie comptabilisait 6,752 millions d’abonnés pour une part de marché alors évaluée à 52,6%. 2. Présentation générale d’Ooredoo Tunisie : Ooredoo Tunisie S.A est une société anonyme de droits Tunisiens au capital de 359.172.00 dinars Tunisiens dont le siège social est situé à l’immeuble Zénith, les Jardins du Lac, Tunis. Tunisiana est le nom commercial du 1er opérateur privé de la téléphonie mobile en Tunisie, lancé le 27/12/2002 après l’octroi et la signature de la licence en Mai 2002. Il s’agit d’un projet ambitieux et valorisant avec son caractère social et son impact sur la société, les habitudes de vie et de travail vue sa contribution dans l’économie Tunisienne par la création de 1900 emplois directs et de plus de 7 000 emplois indirects. Acteur essentiel du secteur des nouvelles technologies, Ooredoo Tunisie s'appuie sur les progrès rapides de la technologie pour développer des services adaptés, innovants et de haute qualité. Aujourd’hui Ooredoo Tunisie est un opérateur universel qui répond à tous les besoins de ses clients : la téléphonie mobile, les données ou Data 3G, la Fibre Optique (lancée en juillet 2013), l’ADSL et la téléphonie Fixe (lancée en novembre 2013). Leader sur le marché, Ooredoo Tunisie détient aujourd’hui 55% des parts de marché avec plus que 7 millions d’abonnés. Le réseau Voix 2G couvre actuellement 99,4% de la population et celui de la voix/data 3G en couvre 93% au début de 2014. La dénomination sociale de Tunisiana était Orascom Telecom Tunisie avant la cession d’actions finalisée le 05 Janvier 2011. Suite à cette cession, "National Mobile Telecommunications Company KSC " (Wataniya), filiale détenue à 52,5% par Qtel, augmente ses parts de 50 à 75% dans le capital de Tunisiana, auparavant détenue par le groupe égyptien
  12. 12. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 3 Orascom Telecom. En 2013, Qtel rachète encore 15% des parts et dispose ainsi de 90% du capital, les 10% appartiennent à l’Etat Tunisien. Tunisiana, change son nom et devient Ooredoo. La nouvelle a été annoncée lundi 25 février 2013, lors de la première journée du Mobile World Congress 2013 qui s’est déroulé à Barcelone. Ooredoo (Qtel pour Qatar Telecom jusqu'en mars 2013) est une société de télécommunication d'origine Qatarienne. Elle possède plusieurs participations dans Wataniya Telecom, Nawras, Asiacell, Tunisiana et Indosat. 3. Organigramme de l’entreprise: Ooredoo Tunisie compte environ 1900 employés et se divise en 9 directions :  Direction Juridique et régulation.  Direction des Projets Stratégiques.  Direction des Ressources Humaines.  Direction des Services Clients.  Direction Commerciale (B2C).  Direction Commerciale (B2B).  Direction Financière.  Direction Technologie.  Direction Relations Opérateurs, Qualité et Gestion de Projets. Mon stage s’est déroulé au sein du département « Réseau d’accès/Radio » de la direction Réseau et Services de la Direction Technologie qui se compose de quatre départements :  Département Radio.  Département Cœur du Réseau.  Département Transmission.  Département VAS.
  13. 13. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 4 Figure 1 : Direction Ingénierie Réseau et Services (1) Cette direction est chargée de tout ce qui se rapporte à l’ingénierie du réseau et les services. Ses fonctions incluent la planification, le suivi et l’optimisation du réseau pour répondre aux objectifs de qualité de service. Le département Radio comprend :  La planification et optimisation du réseau radio.  La recherche et l’acquisition des sites relais.  L’étude des solutions indoor spécifiques et sur mesure.  La livraison des équipements sur site. Chacune de ces fonctions possède une équipe qui s’en charge à la réalisation. L’équipe Radio où j’ai effectué mon stage se charge de la réalisation des plans de fréquences GSM. Elle anticipe les actions correctives des problèmes de congestion, de « call drop » et gère le besoin en ressources Radio dans le cadre du budget alloué. Cette équipe est responsable de gérer les requêtes des autres équipes transverses et cherche les solutions qui facilitent leurs travaux. 4. Conclusion : Ooredoo Tunisie, qui a enregistré un bénéfice net de l’ordre de 218,062 millions de dinars au titre de l’exercice 2013 contre 256,845 millions de dinars en 2012, compte étoffer davantage ses offres de services pour régner sans partage sur le marché télécom tunisien. L’opérateur attend désormais que l’Etat introduise la 4G dans le pays. (1) Ressources humaines Ooredoo TN. Direction Ingénierie Réseau et Services Département Radio Département réseau coeur Département Transmission Département VAS
  14. 14. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 5 Chapitre 2 : Généralités sur les réseaux mobiles 1. Introduction : La Tunisie dispose d'une infrastructure de télécommunications développée, avec un taux de pénétration de la téléphonie mobile de 76 % en 2007. Ce secteur a fait preuve d'une croissance exceptionnelle après la licence accordée à un deuxième opérateur, Ooredoo Tunisie (Tunisiana), en 2002. Trois opérateurs se partagent par ailleurs le marché de la téléphonie mobile : Tunisie Télécom, Ooredoo Tunisie et Orange Tunisie. 2. Technologies de la téléphonie mobile : a. Réseau GSM Le GSM pour « Global System for Mobile communication » est une norme de communication cellulaire radiophonique. A l’origine, GSM signifiait Groupe Spécial Mobile. Mis en place en 1982 par la CEPT (Conférence des administrations des Postes et Télécommunication) le groupe était chargé d’élaborer les caractéristiques du système. Les objectifs visés pour la norme étaient les suivants :  Un grand nombre d’abonnés.  Une compatibilité à l’échelle internationale.  Une utilisation efficace du spectre radioélectrique.  Une grande disponibilité.  Une adaptation à la densité du trafic,  Une qualité de service comparable à celle du réseau filaire  Un coût d’utilisation attractif. En 1987 fut alors défini les spécificités techniques majeures suivantes :  Transmission numérique.  Multiplexage temporel des canaux radio.  Cryptage des informations sur le canal radio. i. Principe général : Lorsqu'un un portable est allumé, il émet régulièrement un signal afin d'être localisé et de pouvoir recevoir un appel. L'antenne la plus proche capte alors le signal radio de votre
  15. 15. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 6 communication. Sa station de base (BTS) transmet le signal numérique à son contrôleur de station de base (BSC), qui à son tour l'envoie à son centre de commutation des services mobiles (MSC). Ce dernier gère toutes les communications d'une zone géographique. Relié au réseau filaire classique (RTC), le MSC achemine votre appel vers son destinataire final, s'il s'agit d'un téléphone filaire. Dans le cas où l'appel serait destiné vers un portable, le signal va transiter de MSC en MSC jusqu'au centre de commutation des services mobiles où a été repéré le portable destinataire. Puis il assurera la liaison jusqu'à la station de base de la cellule où se trouve le correspondant. Grâce à l'antenne associée, la communication sera établie. Figure 2 : Exemple d’un appel dans un réseau GSM ii. Architecture du réseau GSM : Le réseau GSM est composé de :  Sous-système radio BSS (Base Station Sub-System) Le BSS est principalement composé de stations mobiles, de la station de base (BTS), du contrôleur de stations de bases et d’un transcodeur.  Station mobile (MS) : la station mobile est le mobile GSM que nous connaissons tous. La carte SIM (Subscriber Identity Module) qu’elle reçoit permet l’identification de l’utilisateur par le réseau.  Station de base (BTS) : elle assure le lien radioélectrique entre le réseau terrestre et les stations mobiles.  Contrôleur de station de base (BSC) : il contrôle les stations de base et assure la commutation entre les ressources terrestres et radio.
  16. 16. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 7  Transcodeur TCU: le transcodeur permet d’adapter le codage de parole utilisé dans le réseau GSM à celui utilisé dans le réseau RTC.  Sous-système d’acheminement NSS (Network Sub-System) Le sous-système d’acheminement regroupe toutes les fonctions de commutation et de routage. En d’autres termes le NSS assure le routage et le transport des données entre deux abonnés lorsqu’une communication est établie par exemple. Trois entités principales constituent le NSS :  Le MSC (Mobile service Switching Center) assure l’inter fonctionnement du système cellulaire avec les différents réseaux de télécommunication.  Le HLR (Home Location Register) : c’est une base de données où sont enregistrées les données de références propres à chaque abonné.  Le VLR (Visitor Location Register) : cette entité contient les données de travail relatives aux abonnés présents dans la zone du MSC. Il permet de minimiser l’accès au HLR.  Le sous-système d’exploitation et de maintenance OSS (Operation Sub-System) L’OSS comprend les centres d’exploitation de maintenance appelés OMC (Operation and Maintenance Centre). Ce sont les entités qui permettent à l’opérateur de contrôler, de gérer et d’administrer son réseau. Deux catégories d’OMC sont différenciées dans l’OSS. L’OMC radio et l’OMC Switch. Ces deux OMC assurent la même fonction mais à différents niveaux du réseau. Les fonctions suivantes sont assurées par l’OSS :  Fonction liée à la gestion commerciale ou administrative du réseau.  Gestion de la sécurité.  Gestion des performances.  Modification des configurations du réseau.
  17. 17. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 8 Figure 3 : Architecture réseau GSM (2) iii. Fréquences et multiplexage utilisés: Le GSM est un système radiophonique à qui l’on a alloué deux bandes de fréquences larges de 25MHz chacune :  890 à 915 MHz pour les communications du mobile vers le fixe.  935 à 960 MHz pour les communications du fixe vers le mobile. Pour un réseau de télécommunication une bande passante de 25MHz peut paraître limité. Cette limitation des bandes de fréquence est simple, le spectre radio est une ressource rare déjà très utilisée par de nombreux autres services comme la télévision ou la radiodiffusion. L’optimisation de son utilisation est donc primordiale. Pour transmettre les informations (voix, données …) d’un portable à une station de base on utilise les ondes radio. Afin de transmettre ce signal avec le meilleur rendement possible on se doit de le moduler. En effet les ondes « voyagent » beaucoup mieux en haute fréquence (HF>100MHZ) qu’en basse fréquence (BF<20Hz). Trois types de modulation existent : la modulation d’amplitude, de fréquence et de phase. Dans le cas du GSM c’est la modulation de fréquence qui a été retenue car elle permet de restituer plus fidèlement le signal par rapport aux autres procédés. (2) GFDL, GSM Standard, License migration completed.
  18. 18. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 9 Le principe de la modulation est d’associer deux ondes entre elles : l’onde d’information appelée onde source et l’onde de référence appelée onde porteuse. Comme le montre la figure suivante, le signal numérique source fait varier la fréquence des ondes porteuses. Pour le GSM, l’onde porteuse peut connaître une excursion en fréquence de 200KHz. Or on sait que la bande passante pour le GSM est de 25MHz. Les ondes porteuses étant séparées de 200KHz, on aura donc 124 ondes porteuses possibles. Ce qui représente autant de communications possibles. Une communication utilise deux ondes porteuses, l’une dans la plage montante et l’autre dans la plage descendante. Le multiplexage est la technique permettant de faire passer plusieurs canaux de communication sur un même câble ou une même fréquence. Le multiplexeur est l'appareil réalisant cette opération. Le multiplexage temporel (en anglais Temporal-Division Multiple Access ou TDMA) a été le plus utilisé ces vingt dernières années. Il consiste à diviser le temps, par exemple chaque seconde, en petits intervalles, et à attribuer un intervalle de temps donné à chaque canal. Cela permet d’augmenter le rendement du réseau en autorisant un plus grand nombre de communications simultanées. Associé au GSM ce procédé permet ainsi de multiplier par huit le nombre de communications. Nom de l’interface Localisation Utilisation Um MS –BTS Interface radio Abis BTS – BSC Divers A BSC – MSC Divers C GMSC –HLR Interrogation du HLR pour appel entrant SM – GMSC – HLR Interrogation du HLR pour message court entrant D VLR - HLR Gestion des informations d'abonnés et de localisation VLR - HLR Services supplémentaires E MSC – SM - GMSC Transport de messages courts MSC – MSC Exécution des handover G VLR – VLR Gestion des informations des abonnés F MSC - EIR Vérification de l'identité du terminal B MSC - VLR Divers H HLR – AUC Echange des données d'authentification Tableau 1: Les interfaces du réseau GSM (3) (3) : Planification et ingénierie des réseaux de télécoms, Ecole Polytechnique Cameroun.
  19. 19. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 10 iv. Réseau cellulaire : Pour pallier au problème de limitation de fréquence, chaque zone géographique à desservir est découpée en cellules de taille variable (de 100 m à 30 km). Chaque cellule est associée à une station de base dont la puissance d’émission varie selon la taille de la cellule. Cependant chaque cellule a un nombre limité de communications : à une cellule n’est pas associé la totalité de la bande passante du GSM. En effet deux cellules voisines ne peuvent pas utiliser deux mêmes fréquences sans risque d’interférence aux extrémités des cellules. Les cellules se recoupent entre elles. Ce découpage en cellule pose un problème, lorsqu’un utilisateur passe d’une cellule à l’autre, sa communication est alors coupée. En effet son mobile devra changer de fréquence puisqu’il change de cellule. La technique du « Handover » permet de pallier à ce problème. On peut se déplacer d'une cellule à l'autre sans problème. Cette technique permet la transmission des informations de gestion vers la nouvelle station de base (BTS) même lorsqu’on se déplace à 300 km/h (dans le TGV notamment). Différentes tailles de cellules existent et ce pour s’adapter en fonction de la densité du trafic. Les zones peuvent donc être équipées de picocellules (environs 100 mètres), de macrocellules (environs 500 mètres). Les zones rurales sont équipées de cellule mesurant jusqu’à 30km. De plus un procédé permet à l’abonné de rester connecter au réseau malgré qu’il soit situé à l'étranger. Le "Roaming" (itinérance en français) permet à l'abonné d'être identifié, et d'utiliser les cellules étrangères de la même façon que sur son territoire. Figure 4 : Découpage en cellules du réseau GSM
  20. 20. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 11 b. Universal Mobile Telecommunications System : UMTS (3G) i. Principe général : L’UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) désigne une technologie retenue dans la famille dite IMT 2000 (International Mobile Telecommunications) comme norme pour les systèmes de télécommunications mobile dit de 3ème génération (3G).  Débit : 2Mbit/s.  Bande de base : de 1920 jusqu’à 1980 Mhz et de 2110 jusqu’à 2170 Mhz. ii. Architecture du réseau UMTS : Le réseau UMTS est composé de :  Equipement usager : (User Equipment) le terminal 3G.  Réseau d’accès : le Sous-Système Radio (Radio Network System : RNS) Le RNS est composé de :  Nœud B (nodeB) jouant le rôle équivalent de la BTS dans le réseau GSM et gérant plusieurs cellules.  Contrôleur Réseau Radio (RNC : Radio Network Controller). Le RNC assure les mécanismes de Handover (Hard Handover) et de macro-diversité (Soft Handover). Le Handover est la capacité du réseau à maintenir une communication lorsqu’un mobile change de cellule. La macro-diversité est la phase quand le MS (mobile station) maintient plusieurs liens radio avec différentes cellules. Le CDMA et le W-CDMA utilisent la macro-diversité pour obtenir un signal de meilleure qualité qui a pour avantage la non- interruption de la transmission lors du changement de cellule au contraire de Handover utilisé par le HSDPA et HSUPA. Le RNC a deux rôles pour gérer les Hard et Soft Handovers : 1. Serving RNC : gère les connexions radios avec le cellulaire et sert de point de rattachement au réseau de base (CN) via l’interface Lu. Il exécute et contrôle le Handover. 2. Drift RNC : sur ordre de Serving RNC il gère les ressources radios des NodeB qui en dépendent. Il recombine les liens et route les données utilisateurs vers le Serving RNC en sens montant et vers NodeB en sens descendant.  Réseau cœur (CN : Core Network). Il est composé de : o Domaine CS (Circuit Switched) : commutation par circuit (téléphonie). o Domaine PS (Packet Switched): commutation par paquet. o Eléments communs aux domaines CS et PS.
  21. 21. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 12 5 Figure 5 : Architecture réseau UMTS (4) iii. Fréquence et multiplexage : Dans l’UMTS, on a la possibilité d’utiliser les mêmes fréquences dans toutes les cellules Radio et ce grâce à la technique de W-CDMA (Wide band CDMA) et le Scrambling Code donc on a une allocation dynamique des ressources permettant des débits variables et irréguliers. En effet, le W-CDMA utilise le mode du duplexage FDD (Frequency Division Duplexing) donc deux bandes passantes de 5 Mhz chacune : une en sens montant (uplink) et une en sens descendant (downlink). Le débit maximal pour un code est 384 Kbit/s donc pour atteindre 2 Mbit/s on réunit plusieurs codes. Il faut noter que le CDMA (Code Division Multiple Access) est basé sur la répartition par codes : le code alloué à un utilisateur est orthogonal aux autres codes des utilisateurs. Le W-CDMA est adapté aux grandes cellules et aux services symétriques (voix et service de bas et moyen débit en mode symétrique). L’UMTS utilise aussi le mode TD-CDMA (Time Division CDMA) qui est un mode duplexage TDD (Time Division Duplexing). Dans ce mode une bande passante de 5 Mhz est divisé en Time Slot (TS) ou intervalle de temps utilisé dans les deux sens (composante TDMA fondée sur la trame GSM et la séparation par code). Le débit de 2 Mbit/s est obtenu en allouant plusieurs codes ou plusieurs TS à un utilisateur. Le TD-CDMA est limité aux petites cellules et approprié pour les services de données en mode paquet à haut débit asymétrique. (4) : http://www-igm.univ-mlv.fr/~dr/XPOSE2006/eric_meurisse/umts.php
  22. 22. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 13 Ces deux modes : le W-CDMA et le TD-CDMA cohabitent dans un même terminal et un même réseau pour couvrir les services UMTS. Ils sont utilisés pour le mode circuit et le mode paquet alors que le HSDAP (High Speed Downlink Packet Access) et le HSUAP (HS Uplink PA) sont utilisés en mode paquet seulement.  Méthodes d’accès multiples : Figure 6 : Méthodes d’accès multiples L’UMTS utilise deux bandes : U2100 et U900. En effet la bande U900 de l’UMTS n’est pas accessible par la totalité des terminaux 3G présents dans le marché. Initialement, les réseaux 3G ont été déployés en bande 2.1 Ghz et les terminaux développés pour cette bande. L’utilisation de la bande 900 Mhz est récente.  Domaine circuit et domaine paquet : Le domaine circuit permettra de gérer les services temps réels dédiés aux conversations téléphoniques (vidéo-téléphonie, jeux vidéo, applications multimédia). Ces applications nécessitent un temps de transfert rapide. Lors de l'introduction de I'UMTS le débit du mode domaine circuit sera de 384 Kbits/s. L'infrastructure s'appuiera alors sur les principaux éléments du réseau GSM : MSC/VLR (bases données existantes) et le GMSC afin d'avoir une connexion directe. Le domaine paquet permettra de gérer les services non temps réels. II s'agit principalement de la navigation sur l'Internet, de la gestion de jeux en réseaux et de l'accès/utilisation des emails. Ces applications sont moins sensibles au temps de transfert, c'est la raison pour laquelle les données transiteront en mode paquet. Le débit du domaine paquet sera sept fois plus rapide que le mode circuit, environ 2Mbits/s. L'infrastructure
  23. 23. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 14 s'appuiera alors sur les principaux éléments du réseau GPRS : SGSN (bases de données existantes en mode paquet GPRS, équivalent des MSC/VLR en réseau GSM) et le GGSN (équivalent du GMSC en réseau GSM) qui jouera le rôle de commutateur vers le réseau Internet et les autres réseaux publics ou prives de transmission de données. Il y a deux approches pour le déploiement du réseau UMTS :  Approche intégrée : le réseau de base GSM/GPRS est actualisé et réutilisé avec les mêmes entités de commutation (MSC) et routage (GSN).  Approche recouvrement (Overlay) : ça consiste à utiliser un autre réseau de base pour supporter l’UTRAN (UMTS Terrestrial Access Network) iv. Limitation du réseau UMTS Le réseau UMTS permettra à l'opérateur de proposer à ses abonnés des services innovants. Le GSM répond aux attentes en terme de communication de type Voix et le réseau GPRS répondra aux attentes en terme d'échange de Data en complément du réseau GSM. L'avènement des réseaux UMTS sera l'ère du multimédia portable. Nous verrons par la suite quels types de services pourront être proposés (vidéo, jeux ...) aux utilisateurs finaux. Migration vers le tout IP : A terme l'objectif est de faire migrer le réseau cœur UMTS vers une solution complète IP (Internet Protocole) à condition d'apporter des solutions aux problèmes de l'IP en termes de qualité de service (en particulier sur des temps de transfert convenables ...). « II y a fort à parier que les opérateurs migreront vers un réseau unique (domaine paquet et domaine circuit réunis) lorsque la Voix pourra être transmise par le biais du protocole IP. » (D'après "Réseaux GSM, GPRS, UMTS. Architecture évolutive pour une stratégie services", juin 2002) Le réseau UMTS est complémentaire aux réseaux GSM et GPRS. Le réseau GSM couvre les fonctionnalités nécessaires aux services de type Voix en un mode circuit, le réseau GPRS apporte les premières fonctionnalités à la mise en place de services de type Données en mode paquets, et l'UMTS vient compléter ces deux réseaux par une offre de services Voix et Données complémentaires sur un mode paquet. L'UMTS est ainsi une extension du GPRS et fonctionne également en mode paquet. La vitesse de transmission offerte par les réseaux UMTS atteint 2 Mb/s. L'infrastructure UMTS permet l’élargissement des fréquences ainsi que la modification du codage des données. Mais les investissements en architecture réseau sont conséquents puisque le
  24. 24. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 15 mode de communication entre les terminaux 3G et les BTS (appelé Node B) est différent. Les modifications matérielles sont très importantes. Apres le GSM le réseau GPRS constituait finalement une étape vers le réseau UMTS. Sur le plan technique, les architectures des trois réseaux GSM, GPRS et UMTS sont complémentaires et interconnectées afin d'optimiser la qualité de service rendue à un abonné. Figure 7 : Evolution des réseaux sans fil (5) (5) Gestion des ressources des réseaux mobiles de nouvelle génération par rapport à la mobilité des utilisateurs.
  25. 25. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 16 Dans le tableau ci-dessus nous présentons une étude comparative des différentes technologies et normes utilisées dans les réseaux mobiles : GSM-2G : Le mobile se voit attribuer une ligne de communication uniquement quand il a besoin de passer un appel. Le reste du temps, le réseau accueille les appels des autres téléphones. Un mobile GSM a, en permanence, accès à trois antennes : celle sur laquelle il transmet, et deux de réserve. Elles ont un rayon d'action compris entre 300 mètres et 30 kilomètres, selon qu'elles sont implantées en milieu urbain (plus dense) ou rural. Quand l'utilisateur se déplace, le mobile bascule ainsi automatiquement sur l'antenne qui réclame la puissance la moins élevée. Le réseau GSM se prête bien à la transmission de la voix. Il est aussi capable de transférer des données pour accéder à Internet, mais son très faible débit de 9,6 kbit/s. GPRS-2.5G : La norme GPRS est un prolongement du GSM. Elle offre un débit de données plus élevé, en l'occurrence de l'ordre de 40 kbit/s (pour un maximum théorique de 171 kbit/s). Deux différences sont à noter. Le GPRS organise les données transmises par paquets, à la manière d'Internet. Et les paquets individuels peuvent emprunter plusieurs canaux GSM simultanément, ce qui explique à la fois l'augmentation du débit et la réutilisation des infrastructures du GSM. Le système d'antennes du GSM, avec basculement de l'une à l'autre, reste valable. Edge-2.75G : Le principe de l'Edge est d'utiliser plusieurs canaux GPRS en parallèle. Du coup, les infrastructures des opérateurs n'ont pas à subir de lourdes modifications. De plus, l'Edge encode les données de manière plus efficace que le GPRS. Ces améliorations se traduisent par un débit maximal théorique de 384 kbit/s. En pratique, on est plus proche des 100 kbit/s. UMTS-3G : Techniquement, et contrairement aux précédentes générations décrites ci-dessus, l'UMTS transmet les données sur toute la largeur de sa bande de radiofréquence: chaque utilisateur peut occuper simultanément la totalité des canaux. Les communications, pour la voix comme pour les données, se voient attribuer un code unique permettant de ne pas tout mélanger. Un débit : le plafond théorique est de 2 Mbit/s, de nature à ouvrir de nouveaux services comme l'appel vidéo et la TV sur mobile. En pratique, la vitesse a été limitée à 384 kbit/s.
  26. 26. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 17 HSDPA-3.5G (3G+) : On parle de HSDPA pour une technologie qui, avec HSUPA, forme en réalité le HSPA. On passe ici à un débit maximal théorique de 14,4 Mbit/s en téléchargement, et de 5,8 Mbit/s dans l'autre sens. La vitesse maximale obtenue s'établit aujourd'hui à 7,2 Mbit/s. Et encore, cela concerne une liaison entre le réseau et une clé 3G+, et non un téléphone. En pratique, on dépasse rarement les 1,2 Mbit/s. La technologie utilisée est la même que pour l'UMTS, à l'exception de la partie logicielle qui a été améliorée. LTE : 4G Ses objectifs sont, en termes de débit, de l'ordre de 100 Mbit/s en téléchargement, moitié moins dans le sens inverse. LTE fonctionne dans les bandes de fréquences 1,5 à 20 MHz, donc s'adapte aux bandes de fréquences actuellement licenciées des 2G et 3G. LTE intègre deux nouvelles techniques de modulation des fréquences : l'OFDM, procédé de modulation numérique des signaux qui est utilisé déjà pour les systèmes de transmissions mobiles à haut débit de données, et la technologie MIMO, technologie qui permet des transferts de données à plus longue portée et à plus grande vitesse grâce à l'utilisation d'antennes multiples. La LTE utilise le concept de réseau tout IP et incorpore un système d'interconnexion avec le réseau de l'Internet fixe. Une autre promesse de la LTE est d'offrir un service de communication sans fil sur IP (wireless voice over IP, W-VoIP) et de se connecter avec les réseaux IP fixes. Tableau 2 : Tableau comparatif des technologies et normes (6) 3. Couverture dans les réseaux GSM et UMTS : a. Principe de la couverture réseau : Figure 8 : Principe de la couverture (7) (6) : Tableau GSM UMTS. (7) : Réseaux mobiles 2G et 3G, Xavier Lagrange.
  27. 27. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 18  Grandeurs principales C : Puissance du signal utile N : Bruit propre du récepteur Seuil de fonctionnement : C/N minimum Caractéristique fondamentale d'un récepteur : sensibilité S  Sensibilité S : Niveau minimal S : (1) Puissance d'émission + sensibilité détermine le rayon R de couverture.  Synthèse : • Le canal radio est un medium de transmission diffusif, de qualité médiocre et fluctuant. • Nécessité du chiffrement pour assurer une confidentialité. • Importance du traitement de signal :  Transmission numérique.  Codes correcteurs d'erreur.  Egalisation. • Difficulté de prévoir la qualité d'une liaison radio en un point donné  Qualité réseau mobile < qualité réseau fixe.  Marges. Le territoire est divisé en "cellules", desservies chacune par une station de base, l'ensemble de ces cellules formant un seul réseau. L’opérateur affecte une ou plusieurs fréquences à chaque station de base. Les mêmes canaux de fréquence sont réutilisés dans plusieurs cellules selon la capacité du système à résister aux interférences.  Couverture d’une cellule isolée • Dépend de la sensibilité (liée au rapport C/N tolérable). • Dépend de la puissance d’émission.  Couverture d’un réseau  Dépend du seuil C/I.  Dépend de la distance de réutilisation (plus petite distance entre deux cellules de même fréquence). La notion de couverture vise à traduire l’empreinte géographique sur laquelle un consommateur peut accéder à un service mobile de référence fourni par le réseau d’un opérateur, à un niveau suffisamment fin pour rendre compte des diversités géographiques et
  28. 28. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 19 démographiques. Alors que la notion de Qualité de Service (QoS : Quality of Service) vise à refléter de manière fine l’expérience de l’utilisateur selon des paramètres continus (débit par exemple) et constitue une information destinée à fournir un comparatif des performances globales attendue entre les différents opérateurs mobiles au sein de leur zone de couverture qui s’attache à rendre compte de la disponibilité géographiques ou non d’un niveau de service de référence, et se traduit par une information binaire (couvert / pas couvert). La couverture mobile vise à caractériser la disponibilité des services offerts via un réseau mobile avec une granularité géographique fine, en se rapportant à un niveau de service fixé et à une configuration de référence. b. Définition d’une portion de territoire couverte par un service mobile : Chaque utilisateur de téléphonie mobile fait quotidiennement l’expérience du fonctionnement des services mobiles, par la disponibilité ou l’indisponibilité du service souhaité avec la qualité attendue, à l’endroit où il se trouve et en un temps donné. La vérification de l’existence, en un lieu, d’une couverture mobile nécessite que soit préalablement défini un référentiel technique, objectif, caractérisant la notion de couverture. Une portion de territoire est considérée couverte par un service mobile s’il est possible d’y passer, avec un taux de réussite d’au moins 95%, un appel téléphonique et de le maintenir une minute, à l’extérieur des bâtiments, avec un terminal classique et en position statique. C’est sur cette base que sont fixés les objectifs de couverture des opérateurs. La limite effective de la couverture mobile n’est pas la même selon le niveau de service et le contexte dans lequel sa disponibilité est évaluée. Ainsi, elle n’est pas identique selon le service que l’on considère (téléphonie, internet haut débit mobile, etc.), la qualité de service attendue (qualité vocale, fluidité de navigation, temps de téléchargement, débit, etc.) ou la situation dans laquelle la disponibilité est évaluée (à l’extérieur, intérieur d’un bâtiment, à l’intérieur d’un véhicule / en situation statique, en mouvement en plus ou moins grande vitesse, etc.). Même en un point déclaré couvert, la probabilité de ne pas pouvoir passer une communication n’est jamais nulle. Une zone non couverte peut ne pas apparaître sur une carte de couverture car sa taille est inférieure à la résolution de la carte. Les paramètres de la configuration de référence :  Situation : extérieur / intérieur des bâtiments (outdoor / indoor).  Mobilité : piéton / véhicule.  Service de référence : service voix pour le 2G.
  29. 29. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 20  Terminal et offre de référence. Il y a deux approches pour la production des cartes de couverture :  Approche prédictive : la production de cartes à partir de modélisation radio (pour différents paramètres pour le lien montant MS vers BTS ou lien descendant BTS vers MS).  Approche empirique : par agrégation des expériences des utilisateurs sur le terrain. i. Taux de couverture du territoire : Le taux de couverture du territoire mesure la proportion, en termes de surface du teritoire, que représentent les zones identifiées comme couvertes sur la carte de couverture d’un opérateur. Il est possible d’établir un taux de couverture du territoire à différentes granularités : au niveau national ou départemental ou sur n’importe quelle zone déterminée. ii. Taux de couverture de la population : Le taux de couverture de la population mesure la proportion de population se situant dans les zones identifiées comme couvertes sur la carte de couverture d’un opérateur. Ceci nécessite la disposition de la carte de couverture avec la connaissance de la population en chaque point du territoire. iii. Bases de données Radio : Elles sont composées de données sur les antennes (types d’antennes, localisation, digrammes d’antennes, etc.), de données sur le trafic radio, de données sur la couverture radio (affaiblissement du signal, couverture de champ, etc.) ainsi que des mesures de terrain (campagnes de mesures de champs sur le terrain). iv. Performance de l'interface radio Pour juger la qualité de la liaison radio nous avons deux paramètres à notre disposition : le RxQual et le RxLev. Ces derniers sont mesurés au niveau de la BTS pour juger la qualité de la liaison montante et au niveau du mobile pour juger la qualité de la liaison descendante.  Niveau du champ reçu RxLev : Le niveau de champ provenant de la BTS mesuré au niveau du mobile s'appelle le RxLev. Il est mesuré sur 64 niveaux, de 0 à 63 représentant respectivement les puissances de -110 à -47 dBm par pas de 1 dB. On distingue alors le RxLev Full qui est une mesure sur tous les bursts de la trame sans exception, du RxLev Sub qui est une mesure sur les bursts effectivement utilisés. Ce dernier cas se présente lorsqu'on économise la puissance du mobile en mettant à profit la possibilité DTX: Discontinuous Transmission (transmission discontinue). La transmission discontinue consiste à interrompre l'émission pendant les
  30. 30. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 21 silences de parole pour diminuer l'énergie émise sur la voie radio d'où une réduction de la consommation des batteries des mobiles et une diminution du niveau moyen d'interférences. Il en est de même au niveau de la BTS. On distingue quatre types de service dont deux figurant dans le premier service: Le service « Indoor» qui permet le bon déroulement des communications à l'intérieur des bâtiments. Cette catégorie de service se subdivise à son tour en deux (1 et 2): 1. Le « Deep Indoor » : -47 à -64 dBm, lorsqu'il se trouve plus à l'intérieur, 2. Le « Soft Indoor » : -65 à -74 dBm, lorsque l'utilisateur se trouve juste derrière la façade d'un bâtiment. 3. Le service « Outdoor » : -85 à -95 dBm, qui indique les conditions nécessaires pour le bon déroulement d'une communication en extérieur. 4. Le service « Incar » : -95 à -110 dBm, qui tient compte des utilisateurs se trouvant dans une voiture. RXLEV Deep Indoor -65 dBm à 0 dBm Indoor -75 dBm à -65 dBm Incar -85 dBm à -75 dBm Outdoor -95 dBm à -85 dBm Carkit2 -110 dBm à -95 dBm Tableau 3 : Tableau récapitulatif des niveaux de champs (8)  Qualité du signal RxQual (RxQual) : La qualité du signal est évaluée via le paramètre RxQual. Il est obtenu en quantifiant le taux d'erreurs binaires BER, Bit Error Ratio, sur 8 niveaux (3 bits) suivant la correspondance définie dans le tableau ci-dessous. Une valeur représentative permet de représenter chaque niveau de RxQual, elle peut être utilisée pour moyenner diverses mesures du RxQual. (8) : Service Ingénierie et Réseaux, Direction Technologie (DT) Ooredoo
  31. 31. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 22 Elle correspond à la moyenne géométrique des bornes de la plage ; ainsi la valeur représentative du niveau RxQual i est : BER (i) = (2) RXQUAL Bonne Qualité 0 - 4 Qualité moyenne 5 - 6 Mauvaise qualité 7 Tableau 4: Tableau récapitulatif de niveau de qualité (9) c. Contrôle fait par l’Instance Nationales des Télécommunications (INT) : En tant que régulateur du marché des télécommunications, l’INT participe, depuis sa création en vertu de la loi n°2001-1 du 15 janvier 2001, portant promulgation du code des télécommunications, telle que complétée et modifiée par les lois n°2002-46 du 7 mai 2002 et n°2008-01 du 8 janvier 2008, à la promotion du développement du secteur des télécommunications. Elle garantit un environnement propice à l’investissement en instaurant une concurrence saine et loyale entre les différents acteurs du marché (opérateurs et fournisseurs de services de télécommunications). On trouve parmi les indicateurs de mesures définis par l’INT : Indicateur Définition Méthodologie Taux de défaut de couverture 2G/3G Outdoor/Incar/Indoor. Rapport entre le nombre de mesures de niveau de champ dont la valeur Rxlev/RSCP <-90/-87/-75dBm et le nombre total de mesures de couverture. Les mesures visant à évaluer la couverture radio électrique consistent à prélever, pour une position GPS (Global Positioning System) donnée les niveaux de champ radio électrique RxLev/RSCP relatifs à chaque réseau (2G/3G) séparément. Ces mesures sont réalisées d'une manière automatique à l'aide d'une unité de mesure mobile comprenant des cartes SIM appartenant à chaque opérateur et simulant un abonné mobile. Tableau 5 : Les indicateurs de mesures définis par l’INT (10) (9): Service Ingénierie et Réseaux, DT Ooredoo (10) : www.int.tn (site de l'Instance Nationale des Télécommunications).
  32. 32. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 23 4. Modèle de propagation et système d’information géographique : a. Modèle de propagation : Comme toutes les ondes électromagnétiques, les ondes radio se propagent dans l'espace vide à la vitesse de la lumière et avec une atténuation proportionnelle au carré de la distance parcourue selon l'équation des télécommunications. Dans l'atmosphère, elles subissent des atténuations liées aux précipitations, et peuvent être réfléchies ou guidées par la partie de la haute atmosphère appelée ionosphère. Elles sont atténuées ou déviées par les obstacles, selon leur longueur d'onde, la nature du matériau, sa forme et sa dimension. Pour simplifier, un matériau conducteur aura un effet de réflexion, alors qu'un matériau diélectrique produira une déviation, et l'effet est lié au rapport entre la dimension de l'objet et la longueur d'onde. L'équation des Télécommunications, (appelée aussi équation de Friis par les Anglo- Saxons), permet d'obtenir un ordre de grandeur de la puissance radio collectée par un récepteur situé à une certaine distance d'un émetteur en espace libre. Il ne faut pas la confondre avec la formule de Friis, utilisée pour calculer le facteur de bruit d'un système. Dans sa forme la plus simple (cas idéal, pas de trajets multiples), l'équation de Friis s'exprime : (3) Où :  Pt est la puissance en watts (W) délivrée à l'antenne d'émission (pertes d'adaptation et rendement non compris).  Pr est la puissance en watts (W) collectée sur l'antenne de réception (pertes d'adaptation et rendement non compris).  Gt est le gain linéaire de l'antenne d'émission.  Gr est le gain linéaire de l'antenne de réception.  R est la distance en mètres (m) séparant les deux antennes.  est la longueur d'onde en mètres (m) correspondant à la fréquence de travail. On suppose en outre que les antennes sont correctement alignées en termes de polarisation du champ. Toutes ces conditions ne sont jamais remplies dans une communication terrestre classique à cause d'obstacles, réflexions, trajets multiples, etc. En communication spatiale, même si la propagation s'effectue principalement en espace libre, cette formule doit être corrigée également des atténuations atmosphériques et des
  33. 33. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 24 éventuelles diffractions aux incidences faibles. L'équation de Friis simple est donc à voir comme une borne « meilleur cas ». b. Système d’information géographique (SIG) : i. Information géographique : L'information géographique peut être définie comme une information relative à un objet ou à un phénomène du monde terrestre, décrit plus ou moins complétement :  Par sa nature, son aspect et ses caractéristiques diverses.  Par son positionnement sur la surface terrestre. Exemple, l'information géographique sur une route se caractérise par :  Son nombre de voies, son revêtement (bitume, empierrage, etc.), son nom (ex. N20), sa longueur, etc.  Sa localisation. Le premier groupe de données est appelé aussi attributs ou encore données sémantiques, tandis que le second groupe est appelé données géométriques. ii. Représentation de l'information géographique : 1. L’image enregistrée : Elle peut également être représentée sur une image enregistrée de la surface terrestre (exemple photo aérienne ou image satellite), où l'on peut voir une multitude d'objets mais sans connaître directement leurs attributs (on ne voit pas le nom de la route). 2. La carte : L'information géographique se prête particulièrement bien à la représentation sur une carte, où l'on situe les objets et les phénomènes dans un repère général et homogène et où l'on a une vue d'ensemble sur leur implantation sur le terrain. 3. Le texte : Enfin, elle peut être représentée par un texte ou un fichier de données littérales où elle est représentée par des données numériques et par une adresse postale (exemple : fichier des abonnés au téléphone : nom, prénom, numéro de téléphone, adresse postale). Ces trois formes de représentation sont distinctes mais complémentaires :  L'image comporte surtout des données géométriques (forme, dimensions, localisation).  Le texte ou le fichier littéral comporte surtout des données sémantiques (attributs).  La carte comporte des données à la fois sémantiques et géométriques. Noter que les données sémantiques de la carte s'expriment principalement par des symboles (points, lignes, surfaces), dont les attributs sont expliqués par la légende de la carte).
  34. 34. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 25 La carte apparait ainsi comme une forme intermédiaire (et optimale) de représentation de l'information géographique, avec un dosage particulier entre données sémantiques (on identifie moins d'attributs que dans un fichier) et géométriques (on voit moins d'objets que sur une image mais ils sont tous identifiés). iii. Représentation numérique de la géométrie des objets :  Le mode maillé (ou raster en anglais), où la surface de la carte ou de l'image est décrite selon un balayage ligne par ligne analogue à celui de la télévision : chaque ligne est composée de points élémentaires jointifs (ou pixels en anglais, abréviation de picture element). L'action de balayer une carte ou une image pour la convertir en un ensemble de pixels est dite scannage (du verbe scanner).  Le mode vecteur où chaque objet représenté sur la carte est décrit par des points successifs composant son pourtour. Chaque point est localisé par ses coordonnées rectangulaires et est joint au point suivant par un segment de droite (d'où le terme de vecteur).  Le mode vecteur ne peut s'appliquer qu'à une carte. Le mode raster peut s'appliquer indifféremment à une carte ou à une image. On peut convertir des données raster en données vecteur ("vectoriser"), ou convertir des données vectrices en pixels ("pixeliser" ou "rasteriser"). iv. SIG et Communication : Shannon (1948) définit la communication comme « reproduire en un point exactement ou approximativement un message sélectionné en un autre point ». Basé sur les adaptations de la théorie de la communication de Shannon pour le domaine de la communication de masse (ex. journalisme) et pour les sciences cognitives (ex. perception, interprétation de signaux), Bédard (1987) identifie les SIG (en tant que système organisationnel) comme étant un processus de communication complexe entre des producteurs et des utilisateurs de données géospatiales. Afin de prendre une décision, les personnes perçoivent des signaux du monde réel, les interprètent, et procèdent à une abstraction afin de générer un modèle cognitif servant à cette prise de décision. Les signaux perçus peuvent provenir soit d'une observation directe de la réalité, soit d'une autre personne (ou machine) mandatée pour communiquer une information. Dans le cas des utilisateurs de logiciels SIG, les signaux perçus proviennent presque toujours d'un observateur autre que l'utilisateur, créant ainsi un processus de communication entre l'observateur de la réalité (ex. géomètre, forestier, géologue) et
  35. 35. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 26 l'utilisateur du logiciel SIG. De nos jours, il est même de plus en plus fréquent pour un utilisateur de logiciel SIG d'utiliser des données multi-sources. Une caractéristique importante des processus de communication est le besoin de connaissances communes (identifié en anglais par le concept de commonness) entre producteurs de signaux et récepteurs (pouvant être des individus ou des machines) (Shannon, 1948; Bédard, 1987; Martinet et Marti, 2001). L’ensemble des connaissances d’un agent est identifié comme étant son cadre de référence. Plus les connaissances communes sont importantes entre le producteur et l'utilisateur d'une information, plus les risques de distorsion du message sont faibles. En pratique, cette communication est toujours imparfaite à cause des différences entre sources et cibles. Les SIG communiquent donc toujours les informations avec un certain biais, mais l’emploi d’un langage graphique proche des connaissances des utilisateurs des données peut limiter ce biais. Un SIG contient généralement plusieurs sortes d'objets géographiques qui sont organisés en thèmes que l'on affiche souvent sous forme de couches. Chaque couche contient des objets de même type (routes, bâtiments, cours d'eau, limites de communes, entreprises,...). Chaque objet est constitué d'une forme (géométrie de l'objet) et d'une description, appelé aussi sémantique. Le SIG peut être utilisé comme outil d’analyse spatiale pour étudier la zone géographique à prendre en compte pour le calcul Radio : ceci permet de caractériser plus efficacement (analyse morphologique) le milieu géographique présent le long du canal de propagation afin d’améliorer les calculs d’affaiblissements radio. Trois domaines articulant SIG et radiocommunications gagnent actuellement en importance : la visualisation des informations, l’intégration, l’analyse et la comparaison des informations.  La visualisation : la possibilité offerte de visualiser les réseaux en 2D et 3D est une ouverture en matière de complémentarité entre SIG et Télécommunications. Le SIG possède des modules spécifiques dédiés à la 3D.  L’intégration : l’interfaçage avec des logiciels d’ingénierie radio-mobile du commerce est aisé et s’effectue sous Windows grâce à des composants COM, des Active X, des librairies dynamiques (.dll).  La sélection des sites (dimensionnement des antennes) : de nombreux critères sont pris en compte pour sélectionner une localisation optimale des antennes relais. Des informations
  36. 36. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 27 géographiques au format vectoriel ou raster telles que les limites administratives, les obstructions verticales et les types d’occupation du sol doivent être intégrées.  La comparaison : le SIG permet d’intégrer et de manipuler des couches d’informations parfois très variées, afin d’extraire de nouvelles données, ou bien de déduire de nouvelles connaissances, également grâce à différentes opérations spatiales : les cartes d’affaiblissement, calculé par un même modèle sont ainsi comparés lorsqu’on modifie certains paramètres ou variables géographiques. On peut ainsi évaluer l’impact de la résolution spatiale des données raster sur la qualité de l’affaiblissement radio calculé par le modèle. On peut effectuer très facilement des comparaisons de couches d’informations, de données parfois très différentes comme : o Les valeurs prédites par le modèle avec les mesures de terrain. o Les résultats obtenus avec différents modèles pour une même zone géographique, afin de savoir automatiquement quel est le modèle le mieux adapté pour ce type de milieu géographique.  Tests : On peut aussi tester la modélisation radio (l’équation, les variables, etc.) grâce aux statistiques : tester la qualité des résultats (calcul de l’écart-type, de l’erreur moyenne, etc.) si l’on ajoute ou si l’on enlève des variables géographiques dans la modélisation. v. Bases de données géographiques : Les modèles de propagation sont fortement liés aux données géographiques. Exemple concret : un modèle de propagation urbain-périurbain utilisera des bases de données géographiques comportant l’altitude au sol, la hauteur du sursol (bâti, végétarien, etc.), le type d’occupation du sol ainsi que l’emprise des bâtiments dans l’espace. D’un point de vue géographique cela correspond à :  Modèle numérique de terrain (MNT) : contenant l’altitude Z.  Modèle numérique de surface (MNS) : contenant la hauteur du sursol (ZH pour la bâti, ZHb pour le bois, etc.)  Clutter : correspondant à une image raster comportant les différents types d’occupation du sol, le nombre de thèmes pris en compte pouvant varier.  Contour de base du bâti et de la végétation.
  37. 37. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 28 5. Conclusion : Les modèles de propagation ont pour but de prédire au mieux les variations lentes du signal radio dues aux obstacles (dits aussi « effets de masques ») le long de la liaison Emetteur-Récepteur. Pour modéliser ce phénomène, différentes approches sont possibles, à voir : les modèles théoriques (déterministes), les modèles empiriques ou statistiques, les modèles semi-empiriques et les modèles stochastiques.
  38. 38. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 29 Chapitre 3 : Etude de l’existant et descriptif de l’application 1. Etude de l’existant : La génération de la carte de couverture est une tâche qu’un ingénieur Radio est censé savoir et maîtriser. Elle sert à satisfaire plusieurs besoins :  Lors de mise en service d’un nouveau site : Argumenter le besoin de corriger les trous de couverture.  Lors d’un changement de design (azimuth, tilt, puissance,…) : Argumenter que ce changement n’impactera pas l’état de couverture actuel. Ces besoins sont dits pointus et purement Radio. La carte de couverture produite sert aussi à la génération des rapports de l’équipe Reporting. En effet, des statistiques concernant le pourcentage de population et de territoire couverts sont demandées mensuellement par le groupe Ooredoo. Ces données servent à argumenter : a. Les mises en services de nouveaux sites effectuées durant le mois en question. b. L’efficacité d’utilisation des équipements en service. La même requête, de la part de l’INT, est aussi à satisfaire.  Un seuil fixé en pourcentage global de couverture territoire et population.  Un seuil fixé en pourcentage par gouvernorat de couverture territoire et population. La génération de carte de couverture est effectuée via un outil nommé Mentum Planet. Cet outil génère des données sous la forme « .grd » non exploitables que par MapInfo. Ces données seront, par la suite, traitées par MapInfo pour produire, suivant des seuils fixés auparavant, des données sous la forme « .tab ». Tout le processus requiert 3 Homme/J : 2 pour le traitement Mentum Planet et 1 pour le traitement MapInfo. La dernière partie est considérée la plus monotone vue qu’elle nécessite l’intervention de l’ingénieur pour la génération de chaque seuil. On a donc pensé à l’automatiser par le biais de cette application.
  39. 39. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 30 2. Présentation de MapInfo et les logiciels connexes: a. MapInfo : MapInfo est un logiciel permettant d’exploiter un SIG. Il permet l’acquisition, le stockage, la mise à jour, la manipulation et le traitement des données géographiques. De plus, il permet de faire de la cartographie et de l’analyse spatiale de façon précise en fonction de l’échelle désirée. Le principe directeur d’un SIG est le suivant : nous avons d’un côté les données géométriques et de l’autre les données attributaires. Ces données sont stockées sous format numérique et organisées par couches appelées « Tables » dans MapInfo. Utilisation et possibilités du logiciel : 1) Accès à tout type de données attributaires : lecture direct des formats dBase, Excel, Access, lotus 1-2-3 et ASCII délimité. 2) Accès ODBC direct aux principales bases de données distantes : MS Access 2.0, DB/2, INFORMIX 5, INGRES 6.4/04, ORACLE 7/8/8i, GPUTA SQL Base, MS SQL SERVER, SYBASE 10.x. 3) Export et Import de nombreux formats de données cartographiques : le Traducteur Universel vous permet de convertir tous types de fichiers cartographiques dans/depuis les principaux formats du marché: AutoCAD (DWG/DXF) ESRI (Shape) et Intergraph Microstation Design, DGN MSLinks et également les données issues du logiciel Atlas GIS. 4) Affichage et calage géographique des images raster : plans scannés, images satellitaires ou photographies aériennes. 5) Gestion de tout type d’objets : points (localisation de villes, de clients, d’agences), polygones (limites administratives, zones), aspect des croissements et épaisseur des poly-lignes (réseau routier, hydrographique). 6) Géocode : Positionnement automatique paramétrable à la rue, au code postal. Selon la précision des informations géographiques des données. Création des points à partir des coordonnées géographiques. 7) Analyse thématique mono et multi-variable : dégradés de couleurs, symboles proportionnels, secteurs, histogrammes, valeurs individuelles et coloration continue. Bibliothèque de modèles, en enregistrant paramètres et légendes pour chaque type d’analyse thématique (choix des couleurs, du mode de répartition, du nombre de classe).
  40. 40. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 31 8) Fonctions d’analyse géographique : création de zones tampon (délimitation automatique d’une zone autour d’objets sélectionnés). Sélection d’objets par distance, par rectangle, par polygone ou simplement de façon manuelle. Fonctions de calcul (surface, périmètre, moyenne, somme, coordonnés). Sectorisation (création de secteurs par regroupement des entités géographiques selon un code ou un critère). b. Vertical Mapper : Vertical Mapper est un logiciel complémentaire important de MapInfo. Les principaux apports de Vertical Mapper concernent :  Mise à disposition de nouvelles techniques d’analyse des informations localisées qui varient de manière continue dans l’espace.  Capacité de comparaison et d’analyse sur de multiples couches de données.  Des visualisations originales. Outre les types de données connues sous MapInfo que sont les Points, les Polylignes et les Polygones, Vertical Mapper introduit un nouveau type le GRID FILE mieux adapté pour représenter des données qui varient de manière continue dans l’espace comme l’ensoleillement, la pollution, la température ou l’altitude.  GRID : il s’agit d’une information de type image raster composée d’une succession d’éléments carrés disposés de manière organisée en lignes et colonnes sur une zone donnée. La puissance réelle des Grids réside dans leur capacité à faire des requêtes spatiales sur des données variées en exploitant des caractéristiques aussi diverses que la proximité, la vision directe en point à point ou la pente. Les Grids portent de l’information spatiale par interpolation, là où elle n’est pas connue par une mesure. MapInfo distingue les Grids numériques qui contiennent une information numérique et les Grids classifiés qui contiennent une information alphanumérique. Un Grid est physiquement représenté par 2 fichiers. Un fichier de description de structure « .Tab » qui permet de pointer sur le fichier de données. (GRD ou GRC).  Interpolation et Modélisation : Les Grids sont créés en plaquant une grille de noeuds sur la table à analyser. Ces points régulièrement placés vont hériter d’une nouvelle valeur par interpolation ou modélisation par rapport aux valeurs des objets de la table en entrée, situés à proximité. Plusieurs méthodes
  41. 41. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 32 d’interpolation et de modélisation peuvent être utilisées pour créer des Grids sous Vertical Mapper.  Les méthodes d’interpolation : Elles permettent d’obtenir une grille résultante qui représente la même variable que la table sous-jacente, caractérisée par la même unité. Vertical Mapper met 5 méthodes d’interpolation à disposition:  Par pondération inverse à la distance (Inverse Distance Weighting).  Par triangulation avec lissage (TIN-based) qui est une triangulation de Delaunay.  Par interpolation rectangulaire qui utilise les 4 points les plus proches (bi-linear).  Par méthode géométrique du plus proche voisin (Natural Neighbour) ou (diagrammes de Voronoï).  Par méthode géostatistique utilisant à la fois l’éloignement et la variance des valeurs représentées (Kriging). Les méthodes de modélisation créent des grilles de valeurs dérivées, par exemple en mesurant des caractéristiques d’attractivités en pourcentages. Dans ce cas la grille résultante ne possède pas la même unité que la table de points originale. Vertical Mapper met 2 méthodes de modélisation à disposition:  Location Profiler qui créée un Grid permettant d’évaluer tout nœud de la grille en fonction de points prédéterminés en fonction d’un critère sémantique et d’un critère spatial.  Trade Area analysis qui calcule un Grid déterminant la probabilité de contacter des clients dans une zone de chalandise. c. MapBasic : MapBasic est un langage de programmation utilisé pour la création d'outils et de fonctionnalités pour la suite logicielle (SIG) MapInfo. MapBasic est basé sur la famille de langages de programmation BASIC. Il est intégrable dans des programmes développés dans des langages tels que Visual Basic, C ou encore C++. Il offre un environnement de développement comprenant un éditeur de texte, pour saisir les programmes, un compilateur pour créer une application exécutable, un éditeur de lien pour créer une application complexe en la décomposant en différents modules «objets » et enfin une aide en ligne. Malheureusement celle-ci est encore uniquement en anglais.
  42. 42. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 33 A noter que MapInfo Professionnal est livré avec une documentation MapBasic depuis la Version 6.5. Les programmes exécutables produits par MapBasic ne peuvent que s’exécuter que sur micro-ordinateur disposant d’un moteur MapInfo. Il existe des relations très fortes entre les versions de MapInfo et les versions de MapBasic utilisées. d. Mentum Planet (InfoVista) : Mentum Planet est une solution utilisée par la majorité des opérateurs mobiles, des intégrateurs et des fournisseurs d'équipement pour la planification radio, optimisation de réseau mobile et la gestion de la performance du réseau. Mentum Planet prend en charge toutes les principales normes d'accès sans fil, y compris : GSM, GPRS, EDGE, WCDMA, HSPA, HSPA +, LTE (TDD et FDD), Wi-Fi, WiMAX, CDMA 2000, EVDO, TDMA, FDMA, DVB-H, TETRA, P25 et TDMA générique / FDMA. Il peut intervenir à chaque étape du cycle de vie du réseau, de la planification à la planification stratégique et de la gestion à la ré-planification / optimisation. Voir annexe 1 pour une étude comparative entre les différents systèmes d’information géographiques. 3. Descriptif de l’application : a. Environnement de développement: Pour mettre en place notre application nous avons utilisé Visual Studio Express 2013 pour Windows Desktop. Cet IDE (integrated development environment) permet la création d'applications de bureau en langages C#, Visual Basic et C++, et prend en charge Windows Presentation Foundation (WPF), Windows Forms et Win32. b. Langage de programmation: Apparu au début des années 90, le langage C++ est actuellement l’un des plus utilisés dans le monde, aussi bien pour les applications scientifiques que pour le développement des logiciels. En tant qu’héritier du langage C, le C++ est d’une grande efficacité. Mais il a en plus des fonctionnalités puissantes, comme par exemple la notion de classe, qui permet d’appliquer les techniques de la programmation-objet Le C++ est un langage de programmation permettant la programmation sous de multiples paradigmes comme la programmation procédurale, la programmation orientée objet et la programmation générique. Le langage C++ n'appartient à personne et par conséquent
  43. 43. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 34 n'importe qui peut l'utiliser sans besoin d'une autorisation ou obligation de payer pour avoir le droit d'utilisation. C++ est l'un des langages de programmation les plus populaires, avec une grande variété de plateformes matérielles et de systèmes d'exploitation. c. Vertical Mapper SDK (Software Development Kit): Le Vertical Mapper SDK est un outil qui permet d’automatiser les traitements fais par Vertical Mapper comme la création des fichiers, la cartographies et les exports en invoquant les fonctions de ce dernier. Le kit de développement MapInfo ® Vertical MapperTM logiciel (SDK) est conçu pour permettre d'intégrer la technologie Grid de Vertical Mapper dans les programmes. En donnant accès aux fonctions de Vertical Mapper : l’interpolation, la modélisation, le remodelage et les fonctions d'analyse et outils de la grille, on peut automatiser des opérations répétitives et étendre les capacités de Vertical Mapper. Figure 9 : Les DLLs Vertical Mapper d. Configuration matérielle et logicielle de la plateforme de développement:  Configuration matérielle utilisée : Ordinateur Portable de marque Packard Bell (EasyNote TV) avec ces caractéristiques: o Processeur : Intel Core i3-3120M (fréquence : 2.5 Ghz) o Mémoire : 6 Go DDR3, Carte graphique : NVIDIA GeForce 2 Go dédiée. o Capacité du disque dur: 750 Go. o Ecran 15.6 16:9 HD LED LCD.
  44. 44. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 35 o 802.11b/g/n, DVD-Super Multi DL drive.  Configuration logicielle: o Système d’exploitation: Window 7 SP1 64 bits. o MapInfo professionnal version 10.0 Ten Build 7. o Vertical Mapper version 3.0. o Vertical Mapper SDK version 2.6. e. Descriptif de l’application:  L’application que nous avons développée est un fichier exécutable (ayant l’extension « .exe ») ce qui permet une exécution rapide et simple. Pour interpréter les fonctions de Vertical Mapper SDK nous avons intégré des librairies spéciales (« .lib ») et des fichiers d’en tête (« .h ») dans notre environnement de développement. Les principales librairies en question sont les suivantes : krigdll.lib, Vario.lib, VMapi.lib, vmContour.lib (fortement utilisée dans notre application), vmimp.lib, vmMFI.lib, vmNatNeigh.lib, vmTIN.lib et vmDev.h. Comme nous avons expliqué auparavant, la génération de la carte de couverture se fait via l’application Infovista Mentum Planet. Celle-ci retourne un output composé de 2 fichiers : un fichier de description de structure « .TAB » qui permet de pointer sur le fichier de données « .GRD ». Notre programme prend comme entrée le fichier « .TAB » de cet output puis il commence le traitement de ce fichier de donnée pour générer nos cartes à des seuils. Ces seuils sont modifiables selon le besoin, actuellement on est à 8 seuils pour la 2G. Seuil Via Application Via ancienne méthode -88.9 dBm 40 s 37 s -88 dBm 55 s 51 s -86.1 dBm 1mn38s 1mn26s -90.6 dBm 26 s 24 s -59.3 dBm 36 s 31 s -66.5 dBm 2mn10s 1mn32s -72.7 dBm 9mn50s 8mn56s -74.8 dBm 11mn 10mn40s Tableau 6 : Temps de génération de cartes à seuil.
  45. 45. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 36  Le temps total pour générer les huit seuils consécutivement, un seuil à la fois, est de 27 minutes et 15 secondes.  Les seuils 5 et 6 sont les plus lents à générer vu la grande résolution de la carte source.  Comme montre le tableau, la méthode traditionnelle consomme moins de temps pour la génération des cartes. Mais l’avantage de notre application est que l’on peut lancer 2 à tous les seuils simultanément, une chose non possible manuellement sauf si on utilise plusieurs instances de MapInfo. Ainsi, la génération de tous les seuils simultanément retourne 25 minutes, meilleur que les 26 minutes (somme du temps de chaque seuil). Le deuxième avantage de notre application demeure dans le fait que l’intervention humaine est réduite : 1 fois lors de l’exécution pour générer tous les seuils. Notre application offre deux manières de génération de nos cartes seuils:  vmRegionContour : cette fonction crée une table MapInfo avec les contours d'un fichier de grille numérique de la région (voir Annexe 2). Syntaxe : vmRegionContour (pstGridID, pszTableName, INumContours, pstContours, bExceed32kNodes, ProgressUpdate). Voir annexe 2 pour la signification des paramètres.
  46. 46. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 37 Nous allons présenter les huit cartes générées une à la suite de l’autre dans ce qui suit : Figure 10 : Carte à contour de région à -90.6 dbm générée par l’application.
  47. 47. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 38 Figure 11 : Carte à contour de région à -88.9 dbm générée par l’application. Figure 12 : Carte à contour de région à -88 dbm générée par l’application.
  48. 48. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 39 Figure 13 : Carte à contour de région à -86.1 dbm générée par l’application. Figure 14 : Carte à contour de région à -74.8 dbm générée par l’application.
  49. 49. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 40 Figure 15 : Carte à contour de région à -72.7 dbm générée par l’application. Figure 16 : Carte à contour de région à -66.5 dbm générée par l’application.
  50. 50. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 41 Figure 17 : Carte à contour de région à -59.3 dbm générée par l’application.  vmPlineContour : Cette fonction crée une table MapInfo aux contours poly-lignes d'une grille numérique (voir Annexe 3). Syntaxe : vmPlineContour (pstGRIDID, pszTableName, lNumContours, pstContours, ProgressUpdate) Le temps total de la génération des huit contours consécutivement est de 17 minutes et 16 secondes.
  51. 51. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 42 Figure 18 : Carte à contour poly-ligne à -74.8 dbm générée par l’application. Chaque appel de fonction des deux fonctions ci-haut génère quatre fichiers pour chaque seuil :  Un fichier « .DAT » : Il contient les données attributaires de la table. Sa taille est donc proportionnelle au nombre d'enregistrements dans la table et à la taille, en octet, d'un enregistrement.  Un fichier « .ID » : Ce dernier fait correspondre les parties alphanumérique et géométrique des «objets».  Un fichier « .tab » : Ce fichier décrit la structure de la table et fournit des informations qualitatives sur la donnée contenue dans la table dans le bloc « metadata » ; c'est toujours un petit fichier en terme de taille. Le numéro qui suit le mot réservé Version indique la version la plus ancienne de MapInfo capable d'ouvrir cette table. Par exemple 450 signifie MapInfo Version 4.50. Il peut être ouvert avec un éditeur de texte.
  52. 52. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 43  Un fichier « .MAP » : C’est le fichier le plus important et le plus volumineux. C’est un fichier binaire qui contient notamment l'information de description géométrique des objets de la table. Ci-dessous, une prise d’écran de la version 1.0 (en mode console) de notre application en train de générer consécutivement les seuils un à la suite de l’autre: Figure 19 : Génération consécutive des contours des régions selon les seuils. 4. Conclusion : En résumé, MapInfo est un logiciel permettant d’exploiter un système d’information géographique (SIG). Un logiciel SIG permet l’acquisition, le stockage, la mise à jour, la manipulation et le traitement des données géographiques. De plus, il permet de faire de la cartographie et de l’analyse spatiale de façon précise en fonction de l’échelle désirée. En effet, MapInfo intègre Vertical Mapper dans son environnement afin de traiter convenablement les cartes de couverture.
  53. 53. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 44 Conclusion générale Ainsi après avoir présenté l’entreprise accueillante de ce stage, on a étalé en détail les composantes clés des réseaux GSM et UMTS, ce qui nous a mené à étudier de plus proche la situation existante et proposer éventuellement une solution appropriée et efficace. Pour conclure, nous pouvons dire que l’Information Géographique joue un rôle essentiel dans la modélisation des phénomènes de transmission des ondes radio à travers l’espace géographique. Il est important que les concepteurs de systèmes de télécommunications radio-mobiles et de plateformes d’ingénierie en aient conscience, afin d’améliorer la qualité de leur outils de modélisation radio, et de pouvoir optimiser l’implantation des antennes relais de leur réseau de téléphonie radio-mobile. D’ailleurs, les opérateurs de télécommunications et les constructeurs d’équipements aux télécommunications ont pris conscience de l’intérêt que représentait pour eux l’utilisation de la Géomatique et d’une Information Géographique de qualité. On assiste déjà à une forte augmentation des achats de SIG et d’outils de géolocalisation ou de géomarketing par les grands groupes de télécoms. Le marché des télécommunications tunisien a une croissance des plus importantes en comparaison avec d’autres marchés MENA (Middle East and North Africa). La croissance des recettes totales de télécommunications est estimée à un taux de croissance de 5,4 % par an au cours des cinq prochaines années. Le marché des communications en Tunisie offre un profil précis de la convergence des télécommunications, des médias et du secteur de la technologie dans le pays. La pénétration fixe et mobile, en Tunisie, a été parmi les plus élevées de la région. En effet, 95% des Tunisiens possèdent un téléphone portable, 20% disposent en même temps d’un téléphone cellulaire et d’une connexion Internet à domicile, et 21% d’entre eux ont l’Internet chez eux. Seulement 3% des Tunisiens n’ont ni téléphone portable ni Internet. Cette proportion s’élève à 45% au Yémen, à 34% en Egypte, à 13% au Maroc et à 29% en Syrie, mais seulement à 1% aux Emirats Arabes Unis, à Qatar et en Arabie Saoudite. Ceci dit, on a présenté tout le long de ce mémoire les notions fondamentales des réseaux mobiles tout en mettant l'accent sur la couverture réseaux qui constitue une partie majeure de l'ingénierie des télécommunications.
  54. 54. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 45 Références bibliographiques  Forum des SIG : GeoRezo MapInfo : o http://georezo.net/forum/viewforum.php?id=2  Forum SIG - Systèmes d'Information Géographique et Géomatique : o http://www.forumsig.org/forum.php  Free GIS Map Server : Community Edition: o http://www.genlogic.com/free_map_server.html  Site du Groupe Ooredoo Tunisie : o http://www.ooredoo.tn/ o http://www.ooredoo.tn/Ooredoo/Ooredoo/ooredoo/couverture_reseau  Conception d'un système multidimensionnel d'information sur la qualité des données géospatiales, Université Laval à Québec : o http://archimede.bibl.ulaval.ca/archimede/fichiers/22242/22242.html  Site de l’école nationale des sciences géographiques : o http://fad.ensg.eu/moodle/  Thèse de Doctorat : « Prédiction de couverture de champ radioélectrique pour les réseaux radiomobiles : L’apport des Systèmes d’Information Géographique. Application en milieu urbain». Par Christine Turck (2005).  Thèse de Doctorat : « Gestion des ressources des réseaux mobiles de nouvelle génération par rapport à la mobilité des utilisateurs ». Par Khalil IBRAHIMI (2009).  Thèse pour obtenir le grade de Docteur de l’école nationale supérieure des télécommunications. Discipline : électronique et communications. Par Hervé DUBREIL (2005).  Mémoire de mastère professionnel : « Planification et ingénierie des réseaux des télécoms». Séquence 2 : Architecture GSM, GPRS et UMTS. Par Emmanuel TONYE et Landry EWOUSSOUA en 2011 (http://www.etudier.com/dissertations).  Rapport annuel INT 2012.  Guides d’utilisateur : Vertical Mapper 3.0 en 2001, Vertical Mapper SDK (versions : 2.6 en 2003 ; 3.5 en 2008 et 3.7 en 2009), MapInfo Version 10.0 en 2009.  A Survey of Stereoscopic Visualization Support in Mainstream Geographic Information Systems. Kenan Bektaş et Arzu Çöltekin (2009).  La couverture des réseaux mobiles Eléments de méthodologie (14 octobre 2011) Arcep (Autorité des régulations des communications électroniques et des postes). République Française.
  55. 55. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 46 Annexe 1 : Étude comparative entre les différents SIG
  56. 56. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 47 Annexe 2: vmRegionContour() Les paramètres: GRID * pstGridID Grid ID for a numeric grid char * pszTableName Full path to the MapInfo .tab file created for the regions long INumContours Total number of contour intervals CONTOUR * pstContours The information about contour intervals. There is an assumed contour value of the maximum value in the grid. This will result in a contour interval ranging from the last value specified in the contour structures to the maximum value in the grid (if it has not been already exceeded). To prevent this extra contour region from being drawn, set the PenWidth property of the last contour interval structure to -1. BOOL bExceed32kNodes Determines if MapInfo Professional version 4.5 or later is running. This value should be set to FALSE (or zero) PROGRESS_CALL_BACK ProgressUpdate Displaying Progress Bars Description: An array of contour structures must be established for each region contour that is created. The number of elements in the array must be passed on to the function as the INumContours parameter. Each element in the array of contour structures contains information about a contour interval. Regions are created from each successive pairs of pstContours elements. The first value in the pair is treated as a >= (greater than or equal to) while the second value of the pair is treated as a < (less than). There is an assumed entry of the maximum grid value as a final entry in the array. The contour structure identifies the specific range value, the MapInfo pen, and the brush parameters. For more information about pen and brush parameters, refer to the MapInfo Professional User Guide. The pen and brush settings from the first element of the element pair are used for the region's style.
  57. 57. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 48 Annexe 3: vmPlineContour() Purpose: Creates a MapInfo table with polyline contours of a numeric grid. Syntax: vmPlineContour (pstGRIDID, pszTableName, lNumContours, pstContours, ProgressUpdate ) Module: vmContour.dll Description: An array of contour structures must be created for each region contour that is created. The number of elements in the array must be passed on to the function as the NumContours parameter. Each element in the array of contour structures contains information about one contour interval. A polyline is created from each element of contour structure elements. The contour structure identifies the specific range value, the MapInfo pen and the brush parameters. For more information about pen and brush parameters, refer to the MapInfo Professional User Guide. The pen and brush settings from the first element of the element pair are used for the region style.
  58. 58. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 49 Annexe 4 : Pourquoi avoir recours aux cartes cellulaires? Les cartes cellulaires sont en utilisation depuis longtemps à deux fins principales : la collecte de l’information et la synthèse d’information spatiale de natures différentes. Le découpage du territoire en grille formant des cellules est pratique courante dans bien des situations : décompte d’événements, inventaires, modélisation. Il a été aussi à la base de beaucoup d’opérations de synthèse comme dans les analyses de potentiel (ex: développement urbain) ou de risques (ex: stabilité des sols), ou dans l’utilisation de modèles mathématiques pour l’étude et la prédiction de certains phénomènes (ex: pollution atmosphérique). On pourrait imaginer recourir aux images raster pour atteindre ces objectifs. En fait, un raster est une carte cellulaire de dimension fixe et portant l’information relative à une variable donnée. Il est très possible de traiter plusieurs images raster pour en faire une synthèse et certains programmes le font très efficacement (IDRISI en est bon exemple www.clarklabs.org) mais MapInfo ne peut pas le faire. De plus, on ne peut pas limiter une image raster à la seule zone à étudier et sa résolution peut être bien trop fine pour les objectifs de l’étude. Un tel type de synthèse pourrait aussi se faire facilement avec des cartes traditionnelles du moment que l’information est portée par des éléments géographiques de nature semblable (des régions, des lignes, des points). Ainsi, l’intersection de plusieurs couches de régions (on suppose plusieurs variables dont la définition des variations spatiales entraîne des découpages en régions différents) permettrait de définir un découpage en éléments communs « exact » (suivant les variations des variables originales) mais avec un risque de création d’éléments « résiduels » non significatifs (manque de coïncidence parfaite des limites qui devraient être communes entre plusieurs couches) ce qui requiert de nettoyer les cartes résultant de chaque opération d’intersection. Une synthèse spatiale mettant en jeu des éléments de types différents requiert de toute façon une transformation/intégration des données sur des bases comparables. Il n’y a alors aucune différence entre cartes cellulaires et traditionnelles sur ce point. Les cartes cellulaires ont donc par rapport aux traditionnelles le gros avantage d’offrir une matrice unique de cueillette/synthèse des données bien contrôlée en ce qui concerne sa définition géographique et ouverte à toutes sortes d’interactions directes comme l’intégration de données raster (souvent simple agglomération de pixels), l’exportation vers des outils de traitements spécifiques (ex : modèles d’interpolation, de simulation) requérant des données sous forme de
  59. 59. Automatisation de la génération des cartes couverture des réseaux mobiles 50 centroïdes documentés ou de grilles régulières, l’importation des résultats de programmes externes souvent disponibles sous l’une de ces formes. Les désavantages dans cette comparaison tiennent à l’imprécision résultant de l’application d’une trame unique à toutes les variables dont les variations spatiales ne sont plus aussi finement et précisément reproduites, et au poids de ces cartes si on choisit de travailler avec une maille fine relativement à l’ensemble de la région étudiée. Comparées aux images raster, elles permettent de limiter la zone à traiter, de la définir avec la précision voulue et de regrouper en une seule table toutes les données nécessaires à l’analyse ce qui permet entre autre de faire des synthèses sans avoir besoin d’outils externe. Mais elles sont beaucoup moins efficaces pour porter l’information relative à un phénomène particulier et le visualiser.
  60. 60. Résumé : L’utilisation d’un Système d’Information Géographique est incontournable pour générer les cartes de couverture des réseaux mobiles. Ces tâches sont fastidieuses et requièrent beaucoup de temps et d’efforts humains. Nous proposons par le biais d’une application décrite dans le présent manuscrit une solution pour automatiser ces routines et par conséquent faire gagner l’entreprise accueillante du temps et des ressources humaines qui peuvent être utilisés ailleurs. Abstract: The use of a Geographic Information System is essential to generate coverage maps for mobile networks. These tasks are time consuming and require a lot of time and human efforts. We propose through an application described in this document a solution to automate these routines and therefore save time and human resource efforts that can be used elsewhere in the company.

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