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Thème :
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS :
Etude Technique et Dimensionnement
suivant une architecture 3GPP Release 5
MEMOIRE DE FIN DE CYCLE
Pour l’obtention du :
DIPLOME D’INGENIEUR TECHNOLOGUE (DIT) EN TELECOM & RESEAUX
(TELEINFORMATIQUE)
Lieu du stage :Tigo GSM
Présenté par Maîtres de stage Encadrant
Magaye GAYE Ing Ousseynou Diop Dr. Samuel OUYA
Promotion : 2007 – 2009
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 1
A mes parents
A ma très chère épouse
A ma fille
A mes frères et Sœurs
A ma grande mère
A toute la grande famille GAYE, SOW, NDIAYE et KANE
A mes collègues et amis
A tous les étudiants du cycle ingénieur de l’ESMT
A Dr Boudal Niang Professeur a l’ESMT
A monsieur Oumar Ndiaye Responsable et professeur a l’ESMT
A mon cousin feu Malick Thiam « Que la terre lui soit légère »
A tous, je dédie ce travail
DEDICACES
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 2
Louange à ALLAH, le Tout Miséricordieux à qui nous devons notre existence et qui à coût
sûr nous a permis d’achever ce modeste travail.
Paix et Salut sur l’Illustre Prophète Sayyidinaa Mouhammad (Sallahou Aleyhi Wa Salam).
Amour à Cheikhanaa Ahmad AtTidjanii Cherif (RTA).
Je tiens à exprimer ma profonde gratitude à mon encadreur Mr. Aw Issa Konate ingénieur
principal à Tigo, qui n’a épargné aucun effort pour le bon déroulement de ce travail. Ses
remarques et ses consignes ont été pour moi d’un grand apport.
Je pense aussi à mon encadreur à L’Ecole Supérieure Polytechnique le Docteur. Samuel
Ouya qui m’a aussi tant encouragé et donné de très bons conseils tout au long de ce travail.
Je tiens à le remercier tout particulièrement.
Mes sincères remerciements iront aussi à tous nos enseignants à l’ESMT et l’ESP pour la
qualité de l’enseignement qu’ils nous ont prodigué durant nos deux années d’études afin de
nous donner une formation efficace, à tout le personnel de l’administration de l’ESMT pour
nous avoir assuré les meilleures conditions de travail.
REMERCIEMENTS
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 3
L’Ecole Supérieure Multinationale des Télécommunications (ESMT) et l’Ecole
Supérieure Polytechnique (ESP) proposent un diplôme d'ingénieur de niveau BAC+4 adapté
aux secteurs des télécommunications et des nouvelles technologies en informatique
permettant d’acquérir une double compétence en informatique et en télécommunications : le
Diplôme d’Ingénieur Technologue (DIT) en téléinformatique.
La formation est assurée en deux ans. L’enseignement comporte des cours théoriques
et pratiques ainsi qu'un stage de fin de formation de quatre mois en entreprise ou en
laboratoire. A la fin de ce stage, l’étudiant est tenu de présenter devant les membres d'un jury,
un projet de mémoire ; projet devant présenter le travail effectué au sein de la structure
d'accueil sur le thème proposé.
C’est dans cette approche que nous soumettons à votre approbation le contenu de notre
travail qui a été effectué au sein de TIGO.
AVANT-PROPOS
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 4
SOMMAIRE
TABLE DES TABLEAUX ...................................................................................................... 6
TABLE DES FIGURES........................................................................................................... 7
TABLE DES EQUATIONS..................................................................................................... 7
SIGLES ET ABREVIATIONS ............................................................................................... 9
INTRODUCTION................................................................. ...Error! Bookmark not defined.1
Chapitre I : Preseentation du sujet et evolution du reseau de Tigo .................................. 13
I.1 Présentation du cadre du travail.......................................................................................... 13
I.2 Les moyens existants de la société...................................................................................... 14
I.3 Les objectifs de la societe ................................................................................................... 15
I.4 Les objectifs du projet......................................................................................................... 16
I.5 La demarche a suivre .......................................................................................................... 14
I.6 Evolution technologique du réseau de Tigo........................................................................ 18
I.6.1 Infrastructure de l’architecture GSM du reseau de Tigo ................................................. 18
I.6.2 Présentation des équipements radio GSM ....................................................................... 18
I.6.3 Présentation de l’architecture NSS de Tigo..................................................................... 19
I.6.4 Infrastructure de l’architecture GPRS du réseau de Tigo ............................................... 24
I.6.4.3 Evolution du réseau GPRS vers la technologie EDGE................................................. 27
I.7 Les techniques de modulation et de codage utilisées.......................................................... 28
Chapitre II : Démonstration de la justesse de la migration ............................................... 31
II.1 Démonstration de la justesse de la migration .................................................................... 31
II.2 Problématiques lies aux réseaux NGN Multimédia .......................................................... 31
II.3 Avantages du NGN Multimédia........................................................................................ 32
II.4 Les services offerts par les NGN multimédias .................................................................. 33
II.5 Présentation du réseau NGN.............................................................................................. 36
II.5.1 Présentation des NGN .................................................................................................... 37
II.5.2 Types de réseaux NGN.................................................................................................. 37
II.5.3 Architecture NGN classique........................................................................................... 38
II.5.4 Les familles de protocoles et interface d’un réseau NGN.............................................. 40
II.5.4.1 Les protocoles de contrôle d’appel.............................................................................. 41
II.5.4.2 Les protocoles de signalisation entre les serveurs de contrôle .................................... 42
II.7 Architecture IMS............................................................................................................... 43
II.8 MGCF, IMS-MGW et T-SGW : Interfonctionnement avec le GSM et le RTC* ............. 48
Chapitre III : Stratégie de migration et processus de dimensionnement du réseau DE TIGO ...51
III : Stratégie de migration du réseau actuel vers le NGN multimédia.................................... 51
III.1 Présentation des scenarii de migration du réseau actuel vers le NGN multimédia.......... 51
III.2 Migration des réseaux mobiles vers l’IMS ...................................................................... 52
III.2.1 Quelle solution doit accompagner les NGN multimédias sur l’infrastructure radio..... 52
III.2.2 UMTS release 99 : l’héritage du GSM/GPRS .............................................................. 53
III.2.3 UMTS releases R4/R5 : l’évolution vers le tout IP multimédia ................................... 54
III.2.3.1 UMTS Release R4 : séparation des couches transport et contrôle............................. 54
III.2.3.2 UMTS Release R5 : ajout du domaine IP multimédia............................................... 55
III.3 Influence de l’UMTS sur la stabilisation du concept IMS............................................... 57
III.4 Dimensionnement dans le NGN Multimédia................................................................... 57
III.5 Scenario retenu pour la migration vers le NGN Multimédia ........................................... 57
III.6 Architecture cible du réseau UMTS................................................................................ 58
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 5
III.7 Modèle de trafic du réseau d’accès .................................................................................. 59
III.7.1 Les différentes classes de qualité de service ................................................................. 59
III.8 Les Modèles de trafic ....................................................................................................... 61
III.9 Méthodologie du dimensionnement................................................................................. 63
III.10 Calcul du trafic généré par le réseau d’accès ................................................................. 64
III.11 Dimensionnement des entités du réseau NGN Multimédia .......................................... 66
III.12 Optimisation du réseau de transport............................................................................... 76
III 12 : Proposition d’une architecture suivant les scenarii de migrations retenues................. 78
III. 13 Les procédures d’Intégration de systèm....................................................................... 79
III.13.1 Procédure d’intégration d’un MGW a un MSS via la Mc interface [12] ................... 79
III.13.3 .Procédure d’Intégration d’un BSC a un MGW.......................................................... 79
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 6
TABLE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Capacité des différents BTS (siemens) de Tigo...............................................20
Tableau 2 : Caractéristiques des trois variantes de BSC ...................................................23
Tableau 3: Capacité des BSC du réseau GSM de Tigo en termes de TRX .........................23
Tableau 4 : Schéma de codage GPRS ................................................................................30
Tableau 5: Schéma de codage EDGE ................................................................................30
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 7
TABLE DES FIGURES
Figure 0 : Fiche descriptive de Tigo…………...………………………………….……………..14
Figure 1 : Organigramme de la Direction technique de SENTEL………………..……….....16
Figure 2 : Architecture générale du GSM ……………………………………………………..18
Figure 3 : Architecture GSM de Tigo…………………………………………………………….19
Figure 4 : Présentation des différentes BTS de Tigo…………………………………………...20
Figure 5 : BSC 120 de siemens…………………………………………………………………….22
Figure 6 : Combinaison eBSC/eTRAU rack……………………………………………………..22
Figure 7 : architecture du sous-système NSS de Tigo…………………………………………24
Figure 8 : Architecture du réseau GPRS de Tigo……………………………………………….26
Figure 9 : Architecture de la technologie EDGE……………………………………………….27
Figure 10 : modulation 8-PSK……………………………………………………………………...28
Figure 11 : modulation GMSK………………………………………………………………..……29
Figure 12 : Présentation de différentes couches dans le modèle NGN…………………….36
Figure 13 : Architecture simplifiée des NGN…………………………………………………..39
Figure 14 : Session Initiation Protocol (SIP)…………………………………………………….41
Figure 15 : Megaco/H.248 protocole……………………………………………………………42
Figure 16 : Exemple d’architecture NGN Multimédia simplifie…………………………….44
Figure 17 : Exemple d’architecture NGN Multimédia [3]……………………………………44
Figure 18 : Les couches de services IMS……………………………………………………….46
Figure 19 : Interfonctionnement entre GSM et IMS…………………………………………...50
Figure 20 : Exemple d’intégration de l’architectureUMTS (Rel 4) dans le réseau detigo.54
Figure 21 : UMTS architecture release 4………………………………………………………..58
Figure 22 : Architecture de référence Release 5……………………………………………...56
Figure 23 : Organigramme récapitulatif du dimensionnement……………………………..63
Figure 24 : Organigramme de répartition du trafic de la classe conversationnelle……..65
Figure 25 : Digramme de dimensionnement……………………………………….…………..66
Figure 26 : Les trafics au niveau du CSCF…………………………………………….………..75
Figure 28 : Exemple de mise en place des scenarii de migrations retenus……….………78
Figure 29 : intégration MSS et MGW …………………………………………………….……...79
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 8
TABLE DES EQUATIONS
Equation 1 : Calcul du trafic moyen par abonné..............................................................61
Équation 2 : Calcul Nombre d'abonne UMTS ...................................................................64
Équation 3 : Calcul nombre d'abonne EDGE ...................................................................64
Équation 4 : Calcul Nombre d'abonne actif......................................................................64
Équation 5 : Calcul volume trafic UMTS...........................................................................64
Équation 6 : Calcul volume de trafic EDGE......................................................................64
Équation 7 : Calcul trafic UMTS interactif.........................................................................65
Équation 8 : Calcul trafic UMTS streaming.......................................................................65
Équation 9 : Calcul trafic EDGE interactif ........................................................................65
Équation 10 : Calcul trafic EDGE streaming ......................................................................65
Équation 11 : Calcul volume de trafic UMTS conversationnel ...........................................65
Équation 12: Calcul volume de trafic UMTS conversationnel ...........................................65
Équation 13 : Calcul trafic externe UMTS ..........................................................................65
Équation 14 : Calcul volume de trafic global.....................................................................66
Équation 15 : Calcul charge au niveau des M_MGW.........................................................67
Equation 16 : Calcul nombre des M_MGW........................................................................67
Équation 17 : Calcul conversion trafic conversationnel en Kbits.......................................67
Équation 18 : Calcul trafic moyen par abonné sur un MSC................................................67
Équation 19 : Calcul trafic du nombre de circuit sur un MSC ............................................68
Équation 20 : Calcul tauux de perte sur un MSC...............................................................68
Équation 2 : Calcul probabilité de blocage sur un MSC ..................................................68
Équation 22 : Calcul trafic total sur un MSC.......................................................................69
Équation 23 : Calcul trafic total sur tous les MSC...............................................................69
Équation 24 : Calcul trafic externe vers GSM/RTC............................................................70
Équation 25 : Calcul conversion E1 en paquet ..................................................................71
Équation 26 : Calcul nombre IMS_MGW ...........................................................................71
Équation 27 : Calcul de la capacité de traitement au niveau d'un MGCF ..........................72
Équation 28 : Calcul charge au niveau d'un MGCF............................................................72
Équation 29 : Calcul nombre MGCFs ................................................................................72
Équation 30 : Calcul charge au niveau d'un MSC serveur .................................................73
Équation 31 : Calcul de la capacité de traitement d’un AS ....................................................73
Équation 33 : Calcul du nombre de SAU EDGE .................................................................73
Équation 35 : Calcul du nombre de PDP EDGE .................................................................74
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 9
SIGLES ET ABREVIATIONS
3GPP 3rd Generation Partnership Project
AAL2 ATM Adaptation Layer2
AGW Access GateWay
AS Application Server
ATM Asynchronous Transfert Mode
BER Bit Error Rate
BICC Bearer Independent Call Control protocol
BLR Boucle Locale Radio
BSC Base Service Controller
eBSC ethernet Base Service Controller
BSS Base Service Station
BTS Base Transceiver Station
CCSS#7 Common Channel Signaling System (SS7 )
CSCF Call State Control Function
CSE CAMEL Service Environment
CU Circuit Unit
DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
DIAMETER Remote Authentication Dial-In User Service
EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution
ENUM E.164 Number User Mapping , la RFC 3761 [ 9]
ESAM Ethernet Switch and Alarm Module
FDMA Frequency-Division Multiple Access
GGSN Gateway GPRS Support Node
GPRS General Packet Radio Services
GSM Global System for Mobile communications
GTP GPRS Tunnel Protocol
HSS Home Subscriber Server
I-CSCF Interrogating-Call State Control Function
IETF Internet Engineering Task Force
IMS IP Multimedia Subsystem
IM-SSF IP Multimedia Service Switching Function
IN Intelligent Network
IP Internet Protocol
IPv4 Internet Protocol version 4
IPv6 Internet Protocol version 6
ISC IMS Service Control
ISUP ISDN User Part
IXLT Interface to LMT/RC
MEMT Memory of the TDCP
MG Media Gateway
MMS Multimedia Messaging Service
MPCC Main Processor Control Circuit
MPCC Main Processor Control Circuit
MPLS Multi-Protocol Label Switching
MRFC Multimedia Resource Function Controller
MRFP Multimedia Resource Function Processor
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 10
MSC Mobile Switching Center
MTP Media Transfer Protocol
NGN Next Generation Network
OSA Open Service Access
P-CSCF Proxy-Call State Control Function
PCU Packet Control Unit
PDF Police Decision Functions
PDP Packet Data Protocol
PPXL Peripheral Processor
PPXX Peripheral Processor
PS Packet Switched
PSTN Public Switched Telephon Network
PWRD Power Distributor (Base Shelf)
RADIUS Remote Access Dial In User Service
RAN Radio Access Network
RNC Radio Network Controller
RTP Real Time Protocol
SCS Service Capability Server
S-CSCF Serving-Call State Control Function
SCTP Stream Control Transmission Protocol (RFC4960, obsolete RFC2960)
SDP Session Description Protocol
SGSN Serving GPRS Support Node
SIGTRAN SIGnalling TRANsport
SIP Session Initiation Protocol
SMS Short Messaging Service
SNAP Switching Network Advance Performances
SNAP Switching Network Advance Performances
STLP Superior Trunk Line Peripheral board
STLP Superior Trunk Line PeripheralBoard
TDM Time Division Multiplexing
TDMA Time Division Multiple Access
TDPC Telephony and Distributor Processor Circuit
TGW Trunking GateWays
TRX Transceiver Ressources (frequency)
UBEX Universal Bus EXtenderboard
UIT Union Internationale des Télécommunications
UMTS Universal Mobile Telecommunication System
UPSF User Profil Server Functions
UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network
VAS Value-Added Services
W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 11
INTRODUCTION
L’évolution progressive du monde des télécommunications vers des réseaux et des
services de nouvelle génération, à savoir les services multimédias, est aujourd’hui une
tendance forte qui suscite l’intérêt d’une majorité d’acteurs. Elle résulte de la conjonction
d’un ensemble de facteurs favorables dont :
 Les évolutions profondes du secteur des télécommunications ;
 Le développement de gammes de services nouveaux ;
 Les progressions technologiques d’envergure dans le domaine des réseaux de
données.
Il en résulte de ce contexte et afin de s’adapter aux grandes tendances qui sont la recherche de
souplesse d’évolution de réseau, la distribution de l’intelligence dans le réseau, et l’ouverture
à des services tiers, une évolution vers un nouveau modèle de réseaux et de services s’est
imposée chez les opérateurs .Au Sénégal par exemple, les opérateurs présents sur le marché
deviennent de plus en plus compétitifs grâce à cette avancée technologique, de nombreux
opérateurs ont connu une expansion rapide des systèmes de téléphonie cellulaire numérique
.L’offre fréquente de nouveaux services, a entrainé la mise en place de structures nouvelles
suivant une politique de marketing. Toutefois, certains opérateurs tardentà marquer le pas
concernant l’adoption d’architecture nouvelle au sein d’un réseau vétuste, ne pouvant ainsi
plus faire face à une montée de charge du trafic ; matérialisée par des offres et des
promotions régulières. C’est principalement le cas de la société SENTEL GSM qui ne cesse
de proposer une variété de services et de faire des promotions à ses clients afin de susciter
chez eux de plus en plus d’intérêts d’une part et d’autre part d’augmenter sa part du marché en
gagnant la confiance d’autres clients. Voila, une des raisons de migrer vers les réseaux de
nouvelles générations. Ces raisons détermineront le calendrier de ses investissements dans
cette nouvelle infrastructure et de la migration de ses services existants ; parmi les plus
avancées, on peut aussi ajouter
 la création de nouvelles sources de revenus,
 la réduction des coûts d’exploitation,
 la gestion du cycle de vie des investissements passés.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 12
Tigo Sénégal réunit ces trois facteurs. Il lui sera impératif de relever ce défi et de commencer
à élaborer une stratégie d’évolution vers les NGN. Mais la difficulté sera de gérer de manière
pragmatique une migration progressive sans que cela ait une incidence notable sur ses
dépenses d’investissement et de manière à obtenir l'interopérabilité suite a cette évolution. La
définition d’un nouveau réseau de nouvelle génération varie selon les pays et les opérateurs. Il
n’existe donc pas de définition universelle. Pour Tigo, il s’agira d’un réseau futur ,dans
l’optique d’avoir une architecture qui pourra répondre a tous nos besoins , tant sur la partie
radio avec les utilisateurs ,que sur la partie cœur avec une synergie garantie entres les
actifs déjà existants et les nouvelles infrastructures . Par conséquent, ceprésent document
s’articulera autour de cinq principaux chapitres :
• Dans le premier chapitre : "Présentation du sujet et L’évolution des réseaux mobiles
au sein de Tigo ", nous présenterons la société d’accueil ainsi que la problématique du
sujet que nous allons traiter. On s’intéressera aussi à faire la présentation de
l’évolution des réseaux à savoir le GSM, le GPRS et l’EDGE plus particulièrement au
sein du réseau hôte qu’est Tigo; de là on en tirera des avantages et inconvénients de
ces types de technologies par rapport au contexte actuel de la concurrence et de l’
avancée technologique
• Ensuite, suivant une démarche plus globale visant à améliorer les services chez tout
opérateur historique, un deuxième chapitre intitulé "Démonstration de la justesse de
la migration " pour enfin citer les services offerts et présenter les principales
caractéristiques du réseau NGN multimédia.
• Le troisième chapitre s’intitule "Stratégie de migration du réseau actuel vers le NGN
multimédia suivi des Processus de Dimensionnement et d’Optimisation " où nous
présenterons les différents scenarii de migration dans un premier temps, et ensuite les
outils adéquats où nous pourrons introduire les outils de base permettant le
dimensionnement des principaux éléments d’un réseau NGN multimédia et
l’optimisation de la partie transport.
Enfin, nous avons retenu dans une conclusion générale les grandes lignes de ce qui, à
notre sens, mérite une attention toute particulière de la part des lecteurs.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 13
Chapitre I : PRESENTATION DU SUJET ET EVOLUTION
DU RESEAU DE TIGO
I.1 Présentation du cadre du travail
Avant de traiter le sujet du présent mémoire de fin d’études, il convient de présenter
l’environnement dans lequel il a été mené. En effet, c’est de ce dernier que dépend, en grande
partie, l’efficacité et la qualité d’un travail. Notre projet de fin d’études a été effectué au sein
de la société SENTEL GSM, le deuxième opérateur mobile au Sénégal sur trois.
SENTEL GSM est une filiale du groupe Millicom International Cellular (MIC), un des
leaders mondiaux de la téléphonie cellulaire et faisant partie du même groupe que Télé 2 en
Europe. Millicom est une société Suédoise qui opère un peu partout dans le monde
notamment en Amérique latine, en Asie et en Afrique .SENTEL avec la marque Hello a
démarré ses activités officiellement le 16 avril 1999. Depuis le 08 Novembre 2005, SENTEL
a changé sa marque commerciale. Ce passage répond à une dynamique du groupe Millicom
d’innover en regroupant toutes ses marques sous une entité : « Tigo » tout en accompagnant
son lancement par des offres technologiques et tarifaires appropriées .Avec SENTEL la
téléphonie cellulaire passe à la vitesse supérieure, il est le premier opérateur sénégalais à
proposer le GPRS (General Paquet Radio Service). En effet, il a permis de mettre le téléphone
mobile à la portée de tous les citoyens du Sénégal. Avec un réseau qui s’étend de Dakar aux
zones rurales, la société met actuellement l’accent sur la qualité du réseau. Aujourd’hui, les
abonnés de Tigo ont une qualité exceptionnelle d’écoute. L’image de marque de la société est
aussi basée sur sa capacité d’innovation. La fiche suivante donne une description succincte de
la société, ensuite nous détaillerons les moyens dont elle s’est dotée pour mener à bien ses
activités.
SENTEL a officiellement débuté ses activités le 16 avril 1999, son siège se trouvait alors à
« Nelson Mandela x Moussé Diop ». Aujourd’hui, le siège social de SENTEL se trouve à « 15
Almadies sur la route de Ngor ». Cependant beaucoup d’agence sont ouvertes à Dakar et dans
les régions.
La figure suivante (figure 1) illustre une fiche de description des activités de SENTEL GSM
SA.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 14
Figure 0 : Fiche descriptive de TIGO
I.2 Les moyens existants de la société
La société s’est engagée depuis le debut de ses activités dans de lourds investissements
en termes d’achats de matériels et de recrutement. Ce qui explique son dynamisme actuel sur
le marché de la téléphonie mobile. Elle dispose par ailleurs de moyens techniques, humains et
matériels.
- Les moyens techniques
Il apparait dans le livret de présentation que SENTEL a débuté ses activités avec
moins de 20 BTS (Base Transceiver Station) qui étaient toutes implantées dans la capitale
Dakar. Cependant, aujourd’hui, la société compte environ 527 stations de base réparties sur
l’ensemble du territoire Sénégalais. Tous les appels entrants ou sortants du réseau de
télécommunication sont gérés par 3MSC (Mobile Switching Center), auxquels sont raccordés
une quinzaine de BSC (Base Station Controller) via différents types de support de
transmission.
 Les moyens humains
Durant ces dernières années, le personnel de SENTEL GSM suit une évolution
croissante. D’après les informations recueillies auprès de la Direction de Ressources
Humaines, la société compterait à nos jours environ 400 employés. Le professionnalisme du
personnel est le socle de la réussite de la société. Ce professionnalisme est soutenu par une
politique de formation, d’accompagnement et de gestion de carrière. Les performances
démontrées sont le résultat des efforts de motivation, de l’adaptation de la formation du
personnel et du rappel de connaissance.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 15
Les moyens matériels
La société dispose d’importants moyens pour mener à bien ses activités. Le patrimoine
immobilier de la société s’élevait à un montant de 63.705.974.240 FCFA à la date du 30
Septembre 2007. A cette date SENTEL GSM avait immobilisé plus de 3012 millions FCFA
uniquement en matériels de bureau. Le matériel informatique, quant à lui s’élevait à environ
2700 millions FCFA. Le système d’information est assuré par une vingtaine de logiciels
bureautiques, techniques et gestion, pour des valeurs respectives de 196.961.674 FCFA,
225.016.968 FCFA et 301.814.435 FCFA.
I.3 Les objectifs de la société
Les objectifs présents se confondent avec la mission et le projet global de Millicom
International Cellular SA.
Permettre aux populations des marchés émergents d’avoir un libre accès au monde des
télécommunications. Et pour se faire, Millicom se donne pour mission de vendre le temps de
communication téléphonique dans les marchés émergents.
La société SENTEL GSM SA est structurée autour de sept directions:
 Direction Générale,
 Direction Technique,
 Direction Informatique,
 Direction Financière,
 Direction Commerciale,
 Direction des Ressources humaines,
 Direction Customer Care.
La réalisation de notre projet s’est faite au sein de la Direction Technique qui est elle-même
scindée en cinq départements.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 16
DIRECTION TECHNIQUE
NOC PLANNING ET DESIGN OPERATION ROLL OUT
BSS OPERATION
FIELD OPERATION
ENERGIE
OPERATION
NSS SUPPORT
RNE
Figure 1 : Organigramme de la Direction technique de SENTEL (TIGO)
I.4 Les objectifs du projet
Notre projet de fin d’étude développé dans le présent document vise à :
 Mettre en place une méthodologie d’implémentation justifiée afin de procéder à la
migration vers un réseau de troisième génération de type multimédia et ainsi , passer à
l’étude détaillée des caractéristiques de l’architecture et du dimensionnement des
entités fonctionnelles des éléments de cette dernière tout en intégrant les éléments
existants du réseau hôte qu’est Tigo .
 Permettre à l’operateur Tigo, de disposer d’un réseau multiservice lui permettant
d’offrir à ses usagers des services multimédias attrayants dans l’objectif de stabiliser
sa part du marché.
 Les démarches à suivre
Ceci sera la démarche à suivre pour tout opérateur désirant survivre face à la concurrence.
 Démonstration de la justesse de la migration;
 Définir la Méthodologie de dimensionnement et mettre en place les outils adéquats;
 Présentation de la nouvelle architecture et de quelques procédures d’intégration.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 17
I.5 Historique de la Téléphonie mobile
L'histoire de la téléphonie mobile (numérique) débute réellement en 1982. En effet, à cette
date, le Groupe Spécial Mobile, appelé GSM, est créé par la Conférence Européenne des
administrations des Postes et Télécommunications (CEPT)afin d'élaborer les normes de
communications mobiles pour l'Europe dans la bande de fréquences de 890 à 915 [MHz]pour
l'émission à partir des stations mobiles et 935 à 960 [MHZ] pour l'émission à partir de stations
fixes. Il y eut bien des systèmes de mobilophonie analogique (MOB1 et MOB2, arrêté en
1999), mais le succès de ce réseau ne fut pas au rendez-vous. Les années 80 voient le
développement du numérique tant au niveau de la transmission qu'au niveau du traitement des
signaux, avec pour dérivés des techniques de transmission fiables, grâce à un encodage
particulier des signaux préalablement à l'envoi dans un canal, et l'obtention de débits de
transmission raisonnables pour les signaux. Ainsi, en 1987, le groupe GSM fixe les choix
technologiques relatifs à l'usage des télécommunications mobiles : transmission numérique,
multiplexage temporel des canaux radio, chiffrement des informations ainsi qu'un nouveau
codage de la parole. Il faut attendre 1991 pour que la première communication expérimentale
par GSM ait lieu. Au passage, le sigle GSM change de signification et devient Global System
for Mobile communications et les spécifications sont adaptées pour des systèmes fonctionnant
dans la bande des 1800 [MHz]. Aujourd'hui, le nombre de numéros attribués pour des
communications GSM dépasse largement le nombre de numéros dédiés à des lignes fixes et
cette tendance se poursuit.
I.6 Evolution technologique du réseau de Tigo
Tel quel, le réseau GSM est adéquat pour les communications téléphoniques de parole. En
effet, il s'agit principalement d'un réseau commuté, à l'instar des lignes fixes constituées de
circuits, c'est-à-dire de ressources allouées pour la totalité de la durée de la conversation. Rien
ne fut mis en place pour les services de transmission de données. Comme le réseau GSM ne
convenait guère pour la transmission de données, les évolutions récentes ont visé à accroître la
capacité des réseaux en termes de débit mais à élargir les fonctionnalités en permettant par
exemple l'établissement de communications ne nécessitant pas l'établissement préalable d'un
circuit. Pour dépasser la borne des 14,4 [kb/s], débit nominal d'un canal téléphonique basculé
en mode de transmission de données, l'ETSI a défini un nouveau service de données en mode
paquet : le General Packet Radio Service(GPRS) qui permet l'envoi de données à un débit de
115 [kb/s] par mise en commun de plusieurs canaux. D'une certaine manière, le GPRS prépare
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 18
l'arrivée de la téléphonie de troisième génération, appelée Universal Mobile
Télécommunication System(UMTS), qui permettra d'atteindre un débit de 2 [Mb/s].
I.6.1 Infrastructure de l’architecture GSM du réseau de Tigo
Le réseau GSM a pour premier rôle de permettre des communications entre abonnés mobiles
(GSM) et abonnés du réseau téléphonique commuté (RTC, le réseau fixe). Le réseau GSM
s'interface avec le réseau RTC et comprend des commutateurs. Le réseau GSM se distingue
par un accès spécifique : la liaison radio. Le réseau GSM est composé de trois sous-
ensembles :
Le sous système radio (BSS) Base Station Sub-system qui assure et gère les
transmissions radios ;
Le sous système d'acheminement (NSS) Network Sub-system qui comprend
l'ensemble des fonctions nécessaires pourappels et gestion de la mobilité ;
Le sous-système d'exploitation et de maintenance (OSS) OpérationSub-system) qui
permet à l'opérateur d'exploiter son réseau. La mise en place d'un réseau GSM (en
mode circuit) va permettre à un opérateur de proposer des services de type « Voix » à
ses clients en donnant accès à la mobilité tout en conservant un interfaçage avec le
réseau fixe RTC existant.
OSS
MS
BSS NSS
UM
Domaine du reseau acces Domaine du reseau coeur
Domaine de l’infracstructureDomaine de la station mobile
Figure 2 : Architecture générale du GSM
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 19
MSC/
VLR2
Dakar
TRAU
MSC/VLR3
Thies
HLR2
Downtown
HLR3
Almadies
MSC/VLR1
Almadies
BSC1
Mermoz
BSC13
Almadies
BSC4
DAKAR1
BSC3
Plateau
BSC14
Camberene
BSC9
Boustane
BSC6
M’Backe
BSC12
Diourbel
BSC8
Saly
BSC7
Louga
BSC15
Thies
BSC11
Rufisque
BSC16
Saint
Louis
IN,
USSD,
IVR,
SMSC
BSC10
Ziguinchor
BSC17
Tamba
Signalling Traffic
Signalling and Voice traffic
E-BSC2
Camberene
Figure 3 : Architecture du réseau GSM de Tigo
I.6.2 Présentation des équipements radio GSM
Le BSS comprend les BTS qui sont des émetteurs-récepteurs ayant un minimum d'intelligence
et les BSC qui contrôlent un ensemble de BTS et permettent une première concentration des
circuits.
 La station de base (BTS)
La BTS est un ensemble d'émetteurs-récepteurs appelés TRX. Elle a pour fonction la gestion
des transmissions radios. La capacité maximale d'une BTS est de 48 porteuses suivant bien
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 20
entendu le modèle. Ainsi une BTS peut gérer au maximum une centaine de communications
simultanées. Les BTS de Tigo sont unanimement constituées de modules listés ci-dessous.
- Le CU gérant les fonctions (modulation, démodulation égalisation, codage et
correcteur d'erreurs fonction)
- Le DUAMCO gérant les fonctions de multiplexage et de combineur de fréquence.
- Le Coba qui est l’élément intelligent de la BTS communicant directement avec la le
contrôleur distant via un support de transmission de type TDM.
Tableau 1 : Capacité des différents BTS (siemens) de Tigo
Figure 4 : Présentation des différentes BTS de Tigo
 Le contrôleur de base (BSC)
Le BSC est l'organe intelligent du sous système radio. Le contrôleur de stations de base gère
une ou plusieurs stations et remplit différentes fonctions de communication et d'exploitation.
Pour le trafic abonné venant des BTS, le BSC joue un rôle de concentrateur. II a un rôle de
relais pour les alarmes et les statistiques émanant des BTS vers le centre d'exploitation et de
maintenance .Pour le trafic issu du concentrateur, le BSC joue le rôle d'aiguilleur vers la
station de base destinataire. Le BSC est une banque de données pour les versions logicielles et
les données de configuration téléchargées par l'opérateur sur les BTS. Le BSC pilote enfin les
transferts entre deux cellules ; il avise d'une part la nouvelle BTS qui va prendre en charge
type BTS Capacité
Cu Combiner TRX
240 xs 6 1 3
240 8 4 24
240 xl 12 7 48
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 21
l'abonné « mobile » tout en informant le HLR de la nouvelle localisation de l'abonné. Les
BTS sont « contactés » par le centre de maintenance et d'exploitation par le biais des BSC qui
jouent ce rôle de relais.
Les BSC de Tigo sont de marque Siemens et sont unanimement constitués de cartes listées ci-
dessous:
SNAP (Switching Network Advance Performances) : un interrupteur qui gère les circuits des
canaux de trafic entre TRAU et BTSE; gère également les canaux des paquets de données
entre BTSE, SGSN et PCU. Il route les timeslots de signalisation (LAPD et CCSS#7)
depuis/vers les processeurs périphériques (PPXL) via les connections semi permanentes.
PPXX : Peripheral Processor: cette carte gère le traitement de la signalisation LAPD et SS7;
Elle agit comme pcu (ppxu) dans le Shelf d'extension.
TDPC : Telephony and Distributor Processor Circuit: cette carte gère les foncions de
signalisation de la couche 2 (excepté le pré traitement des mesures géré par la BTS); gère
également le traitement des applications relatives au control d'appel, la gestion des ressources
radio et la gestion de la mobilité.
MEMT : Memory of the tdcp : carte mémoire pour le tdcp.
MPCC : Main Processor Control Circuit: cette carte gère le contrôle des connections entre le
SNAP sur la base des messages du processeur du tdcp : gère également le trafic et les mesures
de performance, responsable de la configuration du matériel, exécute le téléchargement du
software.
UBEX : Universal Bus ExtenderBoard : gère les bus de connexion,
STLP : SuperiorTrunk Line PeripheralBoard : ce sont les interfaces MIC au niveau du BSC,
IXLT : Interface to LMT/RC,
PWRD : Power Distributor (Base Shelf) : distributeur d’energie,
ESAM : Ethernet Switch and Alarm Module : carte qui gère les alarmes et sert de port de
connexion.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 22
Figure 5 : BSC 120 de siemens
Figure 6 : Combinaison eBSC/eTRAU rack
Présentation de l’ eBSC
Elle a l’avantage, par rapport aux autres BSC standard, en plus d’une très grande capacité de
raccordement d’avoir au sein d’un même rack une combinaison BSC et TRAU, ce qui lui
permet d’économiser les liaisons .Elle est constituée de 9+1 cartes LIET numérotées de 0 à 9.
Chaque carte a une capacité de 16 *2E1 soit une capacité de 288 E1, avec un processeur de
capacité égal à 10000 Erlang. Une des particularités majeur de ce BSC c’est que les couches
d’adaptation ATM son prise en compte dans sa structure logique lui permettant ainsi de faire
du TDMoIP (TDM over IP).
Les caractéristiques de ces types de BSC sont représentées dans le tableau suivant :
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 23
Capacité/BSC BSC Standard 72 BSC HC 120 eBSC
TRX 500 900 2000
Cellule 250 400 1000
BTS 200 300 500
Trau 32 48 100
PCM line Abis 72 120 288
LAPD AbisAsub Up to 240 Up to 240 1300
GPRS Channels 1536 3072 8500
SSL7 8 16 8*16@64 kbits/s
Processing capacity 10000 Erlang
Tableau 2 : Caractéristiques des trois variantes de BSC
BSC TYPE BSC
Licence
capacité
achetée
Licence
capacité
utilisée
BTSM
Cellule
utilise Trau PCM(B+S+G+H)
1 120 534 534 32 210 26 81
2 72 466 459 26 145 20 52
3 120 527 525 39 207 17 65
4 120 0 222 24 90
5 120 478 470 29 168 19 71
6 120 365 350 33 89 5 38
7 120 517 515 64 201 18 69
8 72 416 408 51 132 18 52
9 120 363 354 58 171 9 47
10 120 549 546 42 160 21 62
11 120 387 372 42 113 22 48
12 120 401 398 26 123 10 41
13 120 543 537 29 168 28 76
14 120 570 582 43 153 16 78
15 72 274 270 42 119 9 38
19 eBsc2 2000 565 39 228 24 39
21 eBsc5
Total 7390 6885
Tableau 3: Capacité des BSC du réseau GSM de Tigo en termes de TRX
Le Tableau ci-dessus met en exergue l’utilisation des paramètres choisis dans les différents
BSC du réseau de Sentel GSM.
L’analyse du tableau nous révèle qu’en considérant l’ensemble des paramètres d’études
utilises, nous pouvons affirmes qu’actuellement les BSC peuvent encore être équipé et
peuvent gérer le trafic additionnel.
I.6.3 Présentation de l’architecture NSS de Tigo
Voici l’architecture en tant que tel du réseau NSS deTigo avec principalement 3 MSC dont 2
font du transit vers Sonatel et Sudatel.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 24
Figure 7: architecture du sous-système NSS de Tigo
I.6.4 Infrastructure de l’architecture GPRS du réseau de Tigo
La mise en place d'un réseau GSM représente un investissement considérable. A l'heure
actuelle les réseaux GSM ne cessent d'évoluer afin d'assurer une qualité de couverture
toujours plus importante. La couverture du réseau est assurée par la multiplication des
ensembles BTS – BSC. Nous constaterons par la suite que le réseau GSM est une base pour la
mise en place des réseaux GPRS et UMTS, même si pour le réseau UMTS au-delà du coût
élevé d'achat des licences, nous verrons que l'ensemble BTS – BSC – MSC devra être
progressivement changé ou modifié à la base. Rappelons ici, qu'une BTS couvre environ
500m de zone en ville et 10km de zone en campagne. Cela donne un aperçu du coût et du
temps nécessaires pour la mise en place de la simple architecture technique du mode UMTS.
Les éléments du réseau GSM qui seront utiles pour les réseaux GPRS et UMTS
Le nœud de service: le SGSN.
Le nœud de passerelle : le GGSN.
Une troisième entité le BG joue un rôle supplémentaire de sécurité. Le réseau GPRS a été
mise en place en 2005 à Tigo, il vient ajouter un certain nombre de « modules » sans changer
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 25
le réseau existant de base. Ainsi sont conservés l'ensemble des modules de l'architecture
GSM, nous verrons par ailleurs que certains modules GSM seront utilises pour le
fonctionnement du réseau GPRS. La mise en place d'un réseau GPRS va permettre à un
opérateur de proposer de nouveaux services de type "Data" ses clients. Le GPRS est en mode
paquets.
I.6.4.1 Présentation des équipements GPRS
Le nœud de service (SGSN)
Le nœud de service dénommé SGSN (Serving GPRS Support Node) est relie au BSS du
réseau GSM. Le SGSN est en connexion avec l'ensemble des éléments qui assurent et gèrent
les transmissions radio : BTS, BSC, HLR. Le SGSN joue un rôle de routeur, il gère les
terminaux GPRS présents dans une zone donnée. Le SGSN est le Contrôleur des terminaux
GPRS présents dans sa zone de surveillance. Le SGSN communique directement avec la BSS
sur l’interface Gb. De même, il est connecté HLR (interface Gr) qui lui donne les
informations sur les abonnés.
Le nœud Passerelle (GGSN)
Le nœud de passerelle GPRS dénommé GGSN (Gateway GPRS Support Node) est relié à un
ou plusieurs réseaux de données (Internet, autre réseau GPRS). Le GGSN est un routeur qui
permet de gérer les transmissions de paquets de données :
- Les paquets entrants d'un réseau externe, achemines vers le SGSN du
destinataire.
- Les paquets sortants vers un réseau externe, émanant d'un destinataire interne
au réseau.
Le module BG pour la sécurité
Les recommandations introduisent le concept de BG (Border Gateway) qui permettent de
connecter les réseaux GPRS via un réseau fédérateur et qui assurent les fonctions de sécurité
pour la connexion entre ces réseaux.
Le Routeur IP
L'opérateur peut choisir de gérer et d'administrer ses propres routeurs IP afin d'ouvrir le
réseau GPRS vers les réseaux de données externes.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 26
Le module PCU sur le BSC du module CCU sur la BTS
La mise en place d'un réseau GPRS, ne nécessite pas de couvrir le territoire avec de nouvelles
antennes puisque l'architecture GSM est réutilisée. Néanmoins, des modifications sont
apportées en ajoutant des composants sur les structures de couverture du réseau GSM. Sur les
antennes les BTS est ajouté un module CCU (Channel Codec Unit). Cette entité permet de
gérer les envois d'informations vers le module SGSN. La norme GPRS introduit également un
équipement appelé PCU (Packet Control Unit) généralement situe sur les BTS, les BSC ou le
SGSN. Le PCU a pour fonction de gérer l'échéancier de transmission et l'acquittement des
blocs sur les canaux de données .L'usage attendu par le réseau GPRS est la possibilité de
consulter de manière interactive des serveurs. Cela nécessite donc un débit plus important sur
la voie descendante que sur la voie montante. On parle de mobile multi slot : le terminal doit
être en mesure de recevoir ou de transmettre des informations sur plusieurs intervalles de
temps. Le coût engendré par ces contraintes techniques amène l'opérateur à proposer à ses
abonnés des terminaux plus onéreux. L'opérateur propose généralement un terminal GSM –
GPRS capable de gérer les communications Voix et Data à des débits acceptables.
La carte SIM
La carte SIM utilisée pour l'accès au réseau GPRS est une carte SIM similaire à celle requise
pour accéder au réseau GSM classique. Quelques fichiers sont simplement ajoutes lors de la
phase de personnalisation chez le fabricant de cartes.
I.6.4.2 Présentation de l’architecture GPRS de Tigo
L'ensemble des éléments GSM et GPRS est associe pour fournir un service GPRS. Deux
protocoles sont alors utilises:
• Le traditionnel protocole IP qui assure une ouverture vers les terminaux fixes
extérieurs au réseau.
• Le protocole SS7 (Signal Sémaphore №7) qui est un protocole interne au réseau
GPRS. La connexion entre le BSS et le SGSN (Serving GPRS Support Node) a lieu
avec le protocole NS (Network Service) en couche 2 et le protocole BSSGP (Base
Station Subsystem GPRS Protocol) en couche 3.
La connexion entre le SGSN (Serving GPRS Support Node) et le GGSN (Gateway GPRS
Support Node) utilise le protocole IP. Les connexions en couche 4 se font avec le protocole
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 27
LLC (Logical Link Control) entre la MS et le SGSN, et avec l'UDP entre le SGSN et le
GGSN.Au-dessus des couches 4 se trouvent deux autres protocoles : SNDCP (en Sub
Network Dependent Converge Protocol) entre la MS et le SGSN, et GTP (en GPRS
Tunnelling Protocol) entre le SGSN et le GGSN . Finalement une connexion TCP/IP peut
avoir lieu entre la MS et un serveur distant .Ci-dessous l’architecture du réseau Gprs de Tigo.
Figure 8 : Architecture du réseau GPRS de Tigo
I.6.4.3 Evolution du réseau GPRS vers la technologie EDGE
Le débit du GPRS offert devient insuffisant lorsque le volume des informations augmente, ce
qui est arrivé en mars 2006 sur le réseau de TIGO. Alors l’unique alternative été
l’augmentation de la bande passante cote utilisateur, alors il fallait rapidement évoluer vers
une solution de haut débit nommée EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution). Cette
technologie adopte une nouvelle modulation permettant d’atteindre des débits plus élevés
tout en utilisant le spectre radio GSM existant des opérateurs. Bien que avec des débits limités
par rapport à la technologie UMTS qui le suivent, l’EDGE a la capacité d’offrir presque tous
les services 3G. il constitue donc une solution de passage intéressante si nous voulions offrir
des services 3G à partir des ressources spectrale déjà existantes du 2G et 2,5G. La technologie
EDGE peut théoriquement atteindre un débit maximal de 473kbit/s. pratiquement, le débit
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 28
(maximum) a été fixé au niveau du standard de la norme à 384 kbit/s par l’ITU (International
Télécommunication Union).
I.6.4.4 Présentation de l’architecture de la technologie EDGE
EDGE est l’évolution de la norme GSM et du système TDMA. Il peut être introduit avec le
déploiement d’une infrastructure basé sur la commutation de paquets: Le GPRS est une
infrastructure basé sur la commutation de circuit. EDGE est une extension du réseau GPRS ou
seule le sous système radio est sensiblement modifié. La figure représente l’architecture
EDGE .La mise à jour nécessaire pour le déploiement de l’EDGE nécessite :
 La mise à niveau logicielle de la BSC et de la BTS
 L’ajout d’un émetteur-récepteur au niveau de la BTS capable de supporter la
modulation EDGE (module EPCU au niveau des BTS)
 L’utilisation des terminales mobiles compatible avec EDGE
Figure 9 : Architecture de la technologie EDGE
I.7 Les techniques de modulation et de codage utilisées
I.7.1 Les techniques de modulation utilisées
Dans le GSM le codage s’effectue de manière simple : on utilise deux signaux qui
correspondent à un 1 soit à un 0. Un signal radio transporte donc 1 bit (modulation GMSK :
Gaussian Multiple Shift Keying). La principale nouveauté dans tout cela, est l’allocation
dynamique de canal ; ce qui a permis d’autorise des transferts à débit variable.
 le même time slot pourra être partagé par plusieurs utilisateurs lors des périodes
 chargées plusieurs time slots à un seul utilisateur (maximum 8) et atteinte de hauts
débits.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 29
Le GPRS et l’EDGE utilise AMRT pour l’allocation de ressources sur l’interface air avec une
intervalle de sécurité en réserve. Ceci permettant à divers utilisateurs de ce partager la même
chaîne de fréquence : le système de gestion d’accès aux données se fera soit en en mode
FIFO en uplink et ALOHA en downlink .
Dans EDGE le codage utilise une modulation de phase permettant de transporter 3 bits par
signal, la modulation 8PSK (8 phases shift keying), le débit est alors multiplié par 3 par
rapport au GPRS. Cependant, la contrepartie est que la distance entre symbole est moindre
qu’avec le GPRS, le risque d’interférence inter-symbole s’en trouve accru. Si les conditions
de réception sont bonnes, cela ne posera pas de problème mais dans le cas contraire il y aura
des erreurs. Des bits supplémentaires seront utilisés pour ajouter plus de codes de correction
d’erreurs afin de recouvrer les données.
I.7.2 Les types de codages utilisés
Le débit maximal instantané en Half rate pour le GSM est de 9.6 Kbit/s tandis que celui
annonce pour le GPRS est de 171.2 Kbit/s avec une capacité par time slot ne dépassant pas
21.4 kbit/s même s'il est limite a 48 Kbit/s en mode descendant (Limite actuelle des terminaux
GPRS).La mise en place d'un réseau GPRS permet à un opérateur de proposer de nouveaux
services de type Data avec un débit de données 5 à 10 fois supérieur au débit maximum
théorique d'un réseau GSM. Pour le cas de l’EDGE, la capacité d’un time slot peut atteindre
59.2 kbit/s. Les canaux UL et DL sont réservés séparément tout dépend du schéma de codage
utilisée. La technologie GPRS possède 4 schémas de codages (CS1 à CS4) tandis qu’avec la
technologie EDGE avec 9 schémas possibles désignés (MCS1 à MCS9). Par ailleurs, les 4
premiers schémas de modulations utilisent la modulation GMSK (Gaussien Minimum Shift
Keying) à deux (2) états utilisé par le GPRS alors que les 5 derniers schémas utilisent la
modulation 8-PSK.
Figure 10 : modulation 8-PSK
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 30
Figure 11: modulation GMSK
Le débit est très différent selon le schéma de codage. Plus un format de codage est résistant
aux interférences plus son débit instantané est faible.
Code 1 slot 8 slots
CS1 9.05 kb/s 72.4 kb/s
CS2 13.6 kb/s 108.8 kb/s
CS3 15.7 kb/s 125.6 kb/s
CS4 21.4 kb/s 171.2 kb/s
Tableau 4 : Schéma de codage GPRS
Tableau 5: Schéma de codage EDGE
A l'heure actuelle les réseaux GSM ne cessent d'évoluer afin d'assurer une qualité de
couverture toujours plus importante. La couverture du réseau est assurée par la multiplication
des ensembles BTS et BSC et n’offre pas un débit assez convenable pour les services paquets.
Tandis que le GPRS et l’EDGE peuvent finalement être vu comme des réseaux de données à
part entière qui disposent d'un accès radio tout en réutilisant une partie du réseau GSM. Pour
un opérateur historique, il peut être une base pour la mise en place des réseaux futur, même si
pour les réseaux futurs au-delà du coût élevé d'achat des licences, nous verrons que
l’ensemble BTS, BSC, MSC devront être changés, modifiés où cohabites pour une parfaite
symbiose.
Schéma Taux de codage Famille 1 slots
MSC-1 0.53 A GMSK 8.8 kbps
MSC-2 0.66 B GMSK 11.2 kbps
MSC-3 0.8 A GMSK 14.8/13.6 kbps
MSC-4 1 C GMSK 17.6 kbps
MSC-5 0.37 B 8PSK 22.4 kbps
MSC-6 0.49 A 8PSK 29.6/27.1 kbps
MSC-7 0.76 B 8PSK 44.8 kbps
MSC-8 0.92 A 8PSK 54.4 kbps
MSC-9 1 A 8PSK 59.2 kbps
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 31
Chapitre II : Démonstration de la justesse de la
migration
II.1 Démonstration de la justesse de la migration
Dans certaines parties du monde, le trafic de données prend rapidement le pas sur le trafic
vocal et la tendance est suivi d’une augmentation en bande passante pour les données, tandis
que la voix peut se satisfaire d’une bande passante de 9,6 kbit/s, voire moindre. Les
opérateurs possédant les deux types de réseaux (réseau voix et réseau de données) utilisent
cet argument pour commencer à les unifier. Il est clair d’après les limites du réseau TDM
(Time Division Multiplexing) que le réseau de données survivra alors que le réseau TDM
quittera la scène. Facteur non moins important : le nouveau besoin chez les usagers d’une
variété encore plus grande d’applications et de services sophistiqués (Push-to-talk,
conférence audio et vidéo, messagerie unifiée, chat) dont la plupart n’étaient même pas
envisagés lors de la conception des réseaux actuels. Pour les opérateurs tel que Tigo , l’accès
et le transport n’est plus assez lucratifs et permettre de rester compétitif, il lui faudra donc
offrir aux usagers toute une gamme de services utiles, faciles à utiliser et rémunérateurs. Par
conséquent, les NGN seront axés sur les services, et fourniront tous les moyens nécessaires
pour en offrir de nouveaux et adapter les existants pour augmenter les recettes. Les
opérateurs entrants et historiques au Sénégal et partout dans le monde tel que Sonatel ont
choisi d’investir dans une solution NGN et d’emblée NGN tel que Sudatel. Pour un opérateur
établi, l’important est de définir les conditions de migration de leur réseau téléphonique
mobile de commuté actuel vers le NGN de type multimédia.
II.2 Problématiques lies aux réseaux NGN Multimédia
• Le développement d’architecture sera progressif et peut générer des substantielles
dépenses d’OPEX et le réseau NGN téléphonie et GSM doivent impérativement
exister au sein de l’architecture.
• Dans le cas de l’IMS il doit forcément y avoir sur sa partie sur sa partie radio une
technologie de réseaux d’accès mobile de troisième génération, offrant ainsi ; la
possibilité de véhiculer certains flux multimédias, a cela y rajoute le problème de la
licence 3G qu’il faudrait acheter à l’état.
• Les impacts lies á la migration tel que celui lie à l’interconnexion et à la signalisation.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 32
• La qualité de service qui doit être perçue par l’utilisateur final devant être très bonne ,
celui de l’interconnexion avec les multiples transcodages grâce au jeu de protocole
utilisé par les différents réseaux de l’operateur doivent être bien gère afin de ne pas
altérer la qualité de service perçue .
• Et enfin les performances dues à l’acheminement doivent correspondre à un minimum
de pourcentage de perte.
II.3 Avantages du NGN Multimédia
Cette nouvelle topologie offre les avantages suivants :
• Grâce au NGN multimédia, l’opérateur dispose d’un réseau multiservice permettant
d’interfacer n’importe quel type d’accès (Boucle locale, PABX, Commutateur d’accès
téléphonique, accès mobile GSM, UMTS, WIMAX, téléphone IP, Fixe etc.).
• Augmentions des marges sur l’EBITDA grâce aux déploiements de nouveaux services
• 35% de réduction de coûts d’OPEX concernant les déploiements sur les nouveaux
services.
• Aucune augmentation de dépenses relatives aux dépenses relatives aux CAPEX (Ceci
grâce à l’utilisation du standard SIP qui est basé sur les applications peer-to-peer ) .
• Diminution de 35 % sur les temps de déploiement
• Interopérabilité prouvée avec les commutateurs Fixe, Mobile et Réseaux de Câble
• Incorporation de la VoIP et Continuité d'appel de Voix. [1]
• Utilisation sur la partie transport l’IP ou l’ATM en ignorant les limites des réseaux
TDM (Time Division Multiplexing) à 64 kbit/s. En effet le TDM perd son efficacité
dès lors que l’on souhaite introduire des services asymétriques, sporadiques ou à débit
binaire variable.
• C’est une topologie ouverte qui peut transporter aussi bien les services téléphoniques
que les services de multimédia (vidéo, données temps réel). Incorporation de la VoIP
et Continuité d'appel de Voix.
• Elle offre la possibilité de dissocier la partie support du réseau de la partie contrôlé,
Ainsi, nous permettant d’évoluer séparément et brisant la structure de communication
monolithique. En effet, la couche transport peut être modifiée sans impact sur les
couches contrôle et application. Elle utilise des interfaces ouvertes entre tous les
éléments, permettant à l’opérateur d’acheter les meilleurs produits pour chaque partie
de son réseau. [1]
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 33
Il permet dans un pays ou règne une farouche concurrence, où les services offertes par des
opérateurs deviennent de plus en plus attrayantes et les moins chères du marché, se trouvant
être les conséquences des possibilités offertes par ce type de technologie .Raisons qui font la
nécessité de vouloir impérativement migrer ,si nous voulons maintenir notre part du marché
vers cette solution qu’est le NGN multimédias.
II.4 Les services offerts par les NGN multimédias
Les NGN offrent les capacités, en termes d’infrastructure, de protocole et de gestion, de créer
et de déployer de nouveaux services multimédia sur des réseaux en mode paquet. La grande
diversité des services est due aux multiples possibilités offertes par les réseaux NGN en
termes de :
 Services de communication non temps-réel (Push To Talk, Présence, messagerie
instantanée,…),
 Services de communication pseudo temps-réel et temps réel (voix, vidéo,
visiophonie, vidéo conférence,…) suivant une configuration client-serveur ou
entre entités paires.
 Mobilité des services / Mobilité de l’usager (Nomadisme).
 D’ouverture de sessions et services simultanément sur la même connexion réseau.
 L’IMS intègre de plus le concept de convergence de services supportés
indifféremment par des réseaux de natures différentes : GSM, mobile ou Internet.
Parmi ces services offerts nous pouvons citer :
II.4.1 La voix sur IP
La voix sur IP est un service directement lié à l’évolution vers les réseaux NGN. C’est une
application qui est apparue depuis longtemps mais qui n’a pas encore eu le succès escompté,
et cela pour différentes raisons :
 La jeunesse des protocoles de signalisation (SIP, H.323, MEGACO) de voix sur IP et
la gestion de la qualité de service qui commence seulement maintenant à être mature
ne permettaient pas un déploiement de services téléphoniques sur IP.
 Le seul fait de transporter la voix sur IP n’apporte pas de valeur ajoutée pour
l’utilisateur final, par rapport au service de voix classique. Les services associés à la
voix sur IP n’ont pas encore la maturité nécessaire pour pousser l’évolution vers ces
nouveaux réseaux.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 34
 La nécessité d’interconnecter les réseaux IP aux réseaux TDM/SS7 implique des coûts
liés aux équipements d’interconnexion (passerelles) et le prix des terminaux (IP
phones) annihile l’avantage financier apporté par le transport en IP.
 Le coût des terminaux IP reste encore supérieur à celui des équipements classiques
(pas encore d’économies d’échelle suffisantes).
 Cependant l’évolution de la technologie et des protocoles et l’apparition de services
associés au monde IP devraient permettre l’émergence de la voix sur IP. De plus,
l’évolution des terminaux communicants multimédia est un argument supplémentaire
à celle des réseaux téléphoniques vers la voix sur IP ; ainsi l’UMTS, dans la release 5,
généralise le transport en IP au réseau voix.
II.4.2 La diffusion de contenus multimédia
La diffusion de contenu multimédia regroupe deux activités ; l’une focalisée sur la mise en
forme des contenus multimédia, l’autre centrée sur l’agrégation de ces divers contenus via des
portails. Les outils technologiques, tels que le multimédia streaming (gestion d’un flux
multimédia en termes de bande passante et de synchronisation des données) et le protocole
multicast, doivent permettre de fournir un service de diffusion de contenu aux utilisateurs
finaux.
II.4.3 La messagerie unifiée
Le service de messagerie unifiée est l’un des services les plus avancés : c’est le premier
exemple de convergence et d’accès à l‘information à partir des différents moyens d’accès. Le
principe est de centraliser tous les types de messages, vocaux (téléphoniques), écrits (email,
SMS), multimédia sur un serveur ; ce dernier ayant la charge de fournir un accès aux
messages adapté au type du terminal de l’utilisateur. Ainsi un email peut être traduit en
message vocal par une passerelle « text-to-speech » ou inversement un message vocal sera
traduit en mode texte.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 35
II.4.4 Le stockage de données
L’augmentation de capacité des réseaux et la gestion des flux permettent de proposer des
services de stockage de données, en tant que sauvegarde de données critiques sur des sites
protégés, mais aussi en tant qu’accès « local » à un contenu (serveur « proxy » ou « cache »).
En effet, les volumes de données évoluant de façon exponentielle, la nécessité d’offrir les
services à partir des serveurs « locaux » semble indispensable. Cet aspect semble notamment
indispensable pour les applications de télévision interactive et de vidéo on demand (VOD).
II.4.5 La messagerie instantanée
Cette application a déjà un grand succès auprès des internautes : elle permet de dialoguer en
temps réel, à plusieurs, sur un terminal IP (généralement un PC) ayant accès à Internet via une
interface texte. Cependant, il est nécessaire d’installer sur son terminal un logiciel propriétaire
permettant de se connecter à un fournisseur d’accès ; il n’est alors possible de communiquer
qu’avec les utilisateurs souscrivant au même service. L’évolution des réseaux devrait
permettre la standardisation de cette application et la communication entre tous (ouverture du
service) à partir de n’importe quel terminal. C’est l’évolution du service SMS, par l’apport de
l’interactivité et du multimédia (MMS).
II.4.6 Les services associés à la géolocalisation et a la vidéosurveillance
La possibilité de localiser géographiquement les terminaux mobiles a été rapidement perçue
comme une source de revenus supplémentaires. En effet, la géolocalisation permet de
proposer aux utilisateurs finaux des services très ciblés à haute valeur ajoutée liés au contexte
(exemple : horaire, climat) et au lieu. Actuellement aussi la vidéosurveillance connait une
évolution incommensurable avec l’IPV6 il est possible d’affecter une adresse IP a ton
camera, permettant ainsi à un l’utilisateur de joindre une caméra distante à partir de n'importe
quel combiné 3G/UMTS/WCDMA et ceci n'importe quand et n'importe où.
II.4.7 Les services associés à la vidéo sans fil
La communication vidéo sera une partie intégrale des services offerts par le système des
communications sans fil de la troisième génération. La vision courante inclut un petit
dispositif portable qui permettra à l’utilisateur de communiquer n’importe où dans du monde
avec n’importe qui avec une variété de formats (voix, données, image, et vidéo) de
pratiquement n’importe quel endroit géographique.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 36
L’introduction de l’IMS (IP Multimédia Subsystem) dans les réseaux GSM et mobile
représente un changement fondamental dans les réseaux de télécommunication de type voix.
Les nouvelles capacités des réseaux et des terminaux, le mariage entre l ’Internet et la voix, le
contenu et la mobilité donnent naissance à des nouveaux modèles de réseaux et surtout offrent
un formidable potentiel pour développer de nouveaux services. Dans cet objectif, l’IMS est la
solution idéale à nos problèmes. Le chapitre suivant portera sur les principes sur lesquels sont
fondés les NGN, les types des réseaux NGN existants ainsi que les différents services
réellement pertinents, qui sont des étapes nécessaires pour pouvoir comprendre les stratégies
d'évolution des réseaux actuels GSMs ou mobiles vers une architecture en NGN multiservice
II.5 Présentation du réseau NGN : NGN Multimédia
II.5.1 Présentation des NGN
Les NGN sont définis comme étant un réseau de transport en mode paquet permettant la
convergence des réseaux Voix/données et GSM/Mobile; ils permettront de fournir des
services multimédia accessibles depuis différents réseaux d’accès. Afin de s’adapter aux
grandes tendances qui sont la recherche de souplesse d’évolution de réseau, la distribution de
l’intelligence dans le réseau, et l’ouverture à des services tiers, les NGN sont basés sur une
évolution progressive vers le « tout IP » et sont modélisés en 4 couches indépendantes
dialoguant via des interfaces ouvertes et normalisées.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 37
Figure 12: Présentation de différentes couches dans le modèle NGN
II.5.2 Types de réseaux NGN
Il existe trois types de réseau NGN : NGN Class 4, NGN Class 5 et NGN Multimédia. Les
NGN Class 4 et Class 5 sont des architectures de réseau offrant uniquement les services de
téléphonie. Il s’agit donc de NGN téléphonie. Dans le GSM, un commutateur Class 4 est un
centre de transit tel que les GMSC 1 et 2. Un commutateur Class 5 est un commutateur
d’accès tel que le MSC 3. Le NGN Class 4 (respectivement NGN Class 5) émule donc le
réseau mobile au niveau transit (respectivement au niveau accès) en transportant la voix sur
un mode paquet. Le NGN Multimédia est une architecture offrant les services multimédia
(messagerie vocale/vidéo, conférence audio/vidéo, Ring-back tone voix/vidéo) puisque
l'usager a un terminal IP multimédia. Cette solution est plus intéressante que les précédentes
puisqu’elle permet à l’opérateur d’innover en termes de services par rapport à une solution
NGN téléphonie qui se cantonne à offrir des services de téléphonie pas très attrayant pour le
consommateur et très limite.
Le NGN Class 4 permet : Le remplacement des centres téléphoniques de transit
(Switch Class 4 voir GMSC) permettent de gérer La croissance du trafic téléphonique
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 38
Le NGN Class 5 permet : Le remplacement des centres téléphoniques d’accès (Switch
Class 5 voir MSC) et garantit le transport de la voix directement sous IP sans avoir à
déployer de passerelles VoIP pour la conversion TDM/IP comme c’est le cas dans une
solution de NGN Class 4.
Le Multimédia NGN permet d’offrir des services multimédia à des usagers disposant
d’un accès large bande tel que EDGE/UMTS, WiFi/WiMax etc.
II.5.3 Architecture NGN classique
Les principales caractéristiques des réseaux NGN sont l’utilisation d’un unique réseau de
transport en mode paquet (IP, ATM, MPLS) ainsi que la séparation des couches de transport
des flux de paroles et de contrôle des communications, qui sont implémentées dans un même
équipement pour un commutateur traditionnel. Ces grands principes et concernant les
équipements actifs du cœur de réseau NGN se déclinent techniquement comme suit :
Remplacement des commutateurs traditionnels par deux équipements distincts
D’une part des serveurs de contrôle d’appel dits Softswitch ou Media Gateway
Controller (correspondant schématiquement aux ressources processeur et mémoire des
commutateurs voix traditionnels).
D’autre part des équipements de médiation et de routage dits Media Gateway
(correspondant schématiquement aux cartes d’interfaces et de signalisation et aux
matrices de commutation des commutateurs voix traditionnels), qui s’appuient sur le
réseau de transport mutualisé NGN.
Apparition de nouveaux protocoles de contrôle d’appel et de signalisation entre ces
équipements (de serveur à serveur, et de serveur à Media Gateway).
La figure ci-dessous présente la structure physique d’un réseau NGN avec les différentes
entités fonctionnelles, les principaux réseaux d’accès ainsi que les différents protocoles mis en
œuvre.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 39
Figure 13: Architecture simplifiée des NGN
Les équipements NGN offrent différents et protocole de signalisation :
La 3GPP Release 4 a défini des spécification par rapport aux fonctions des différentes entités
et interfaces pour le service mobile .Les principaux nouveaux interfaces sont les suivants :
- Mc interface (MSC Server - MGW)
- Nc interface (MSC Server – MSC Server )
- Nb interface (MGW – MGW)
L’interface Nc décrit l'interface entre MSS et la Passerelle MMS sur le réseau. Entre deux
réseau d’opérateur différent La signalisation de contrôle d'appel BICC CS-2 est supporté et
exécutée à ce niveau. BICC CS-2 est supporté par ATM et IP .Au niveau de l’interface Nc si
le réseau principal est basé sur le transport IP.
L’interface Mc décrit l’interface entre le MSS et le MGW. Le protocole qui est utilisé pour
le dialogue entre ces deux entités est le protocole de contrôle H.248 ou Megaco ou SIP. Le
support de connexion qui sera utiles entre le MSS and MGW sera de l’Ethernet 100. Les
Router/Switch pourrons être dans le même local ou non que l’entité MSS et MGW (utilisation
dans ce cas d’ATM pour le transport)
II.5.3.1 Les entités fonctionnelles du cœur de réseau
II.5.3.1.1 La Media Gateway (MGW)
La Media Gateway est située au niveau du transport des flux média entre le réseau GSM et les
réseaux en mode paquet, ou entre le cœur de réseau NGN et les réseaux d’accès. Elle a pour
rôle:
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 40
 Le codage et la mise en paquets du flux média reçu du réseau temporel synchrone
classique GSM et vice-versa (conversion des circuits numériques classiques (64kb/s)
en paquets de données) grâce au TGW (Trunking Gateway).
 Le codage et la mise en paquets du flux média reçu du RNC et de la BSC (conversion
de flux de trafic des systèmes d'accès à 2Mb/s en paquets) grâce aux AGW (Access
Gateway)
 La transmission, suivant les instructions du Media Gateway Controller, des flux média
reçus de part et d'autre.
II.5.3.1.2 La Signaling Gateway (SGW)
La fonction Signalling Gateway a pour rôle de convertir la signalisation échangée entre le
réseau NGN et le réseau externe interconnecté selon un format compréhensible par les
équipements chargés de la traiter, mais sans l’interpréter (ce rôle étant dévolu au Media
Gateway Controller). Notamment, elle assure l’adaptation de la signalisation par rapport au
protocole de transport utilisé (exemple : adaptation TDM / IP).
II.5.3.1.3 Le serveur d’appel ou Media Gateway Controller (MGC) ou Softswitch
Dans un réseau NGN, c’est le MGC ou encore MSS qui possède « l'intelligence ». Il gère :
 L’échange des messages de signalisation transmise de part et d'autre avec les
passerelles de signalisation, et l’interprétation de cette signalisation.
 Le traitement des appels : dialogue avec les terminaux H.323, SIP voire MGCP,
communication avec les serveurs d’application pour la fourniture des services.
 Le choix du MG de sortie selon l'adresse du destinataire, le type d'appel, la charge du
réseau etc. ..
 La réservation des ressources dans le MG et le contrôle des connexions internes au
MG (commande des Media Gateway).
II.5.4 Les familles de protocoles et interface d’un réseau NGN
La convergence des réseaux voix/données ainsi que le fait d’utiliser un réseau en mode paquet
pour transporter des flux multimédia, ayant des contraintes de « temps réel », a nécessité
l’adaptation de la couche contrôle. En effet ces réseaux en mode paquet étaient généralement
utilisés comme réseau de transport mais n’offraient pas de services permettant la gestion des
appels et des communications multimédia. Cette évolution a conduit à l’apparition de
nouveaux protocoles, principalement concernant la gestion des flux multimédia, au sein de la
couche Contrôle.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 41
II.5.4.1 Les protocoles de contrôle d’appel
Les protocoles de contrôle d’appel permettant l’établissement, généralement à l’initiative d’un
utilisateur, d’une communication entre deux terminaux ou entre un terminal et un serveur ; les
deux principaux protocoles sont H.323, norme de l’UIT et SIP, standard développé à l’IETF
[2] et qui a été retenu dans le cadre du projet IMS.
 Le protocole alternatif : SIP
SIP (Session Initiation Protocol) est un protocole de contrôle qui peut établir, modifier et
terminer des sessions multimédia, aussi bien des conférences que des appels téléphoniques sur
des réseaux mode paquets. Il est sous forme de texte, tout comme http ou SMTP, et a pourrôle
d’initier des sessions de communications interactives. Ces sessions peuvent inclure aussi bien
de la voix, de la vidéo, des jeux interactifs...
L'architecture de SIP est basée sur des relations client/serveur. Les principales composantes
sont : Les terminaux sont des appareils pouvant émettre et recevoir de la signalisation SIP.
 Le Redirect Server établit la correspondance entre l’adresse SIP du terminal appelé et
la ou les adresses où il pourra effectivement être joignable.
 Le Proxy Server remplit la même la fonction qu’un Redirect Server.
 Le Registrer est essentiel dans tout réseau SIP ou l’on veut utiliser les services de
localisation
Figure 14 : Session Initiation Protocol (SIP)
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 42
 Les protocoles de commande de Media Gateway
Les protocoles de commande de Media Gateway sont issus de la séparation entre les couches
Transport et Contrôle et permet au Softswitch ou Media Gateway Controller de gérer les
passerelles de transport ou Media Gateway. MGCP (Media Gateway Control Protocol) de
l’IETF et H.248/MEGACO, développé conjointement par l’UIT et l’IETF, sont actuellement
les protocoles prédominants mais H.248/MEGACO sera retenu dans le cadre du projet IMS.
 Le protocole alternatif : MEGACO/H.248
Le groupe de travail MEGACO (MEdiaGAtewayCOntrol) a été constitué en 1998 pour
compléter les travaux sur le protocole MGCP au sein de l’IETF. Depuis 1999, l’UIT et l’IETF
travaillent conjointement sur le développement du protocole MEGACO/H.248 ; c’est un
standard permettant la communication entre les Media Gateway Controller (MGC) et les
Media Gateway (MG). Il est dérivé de MGCP et possède des améliorations par rapport à
celui-ci :
 Support de services multimédia et de vidéoconférence.
 Possibilité d’utiliser UDP ou TCP.
 Utilise le codage en mode texte ou binaire.
Figure 15: protocole Megaco/H.248
II.5.4.2 Les protocoles de signalisation entre les serveurs de contrôle
Les protocoles de signalisation entre les serveurs de contrôle (ou Media Gateway Controller)
permettant la gestion du plan contrôle :
 Au niveau du cœur de réseau avec des protocoles tels que BICC (Bearer Indépendant
Call Control), SIP-T (SIP pour la téléphonie)
 A l’interconnexion avec les réseaux de signalisation SS7, généralement via des
passerelles de signalisation ou Signalling Gateway par l’utilisation de protocole tel que
SIGTRAN. De plus, l’interconnexion de ces réseaux de données avec les réseaux
Media
Gateway
Controller
Media
Gateway
Controller
Media
Gateway
Media
Gateway
BICC
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 43
existants de téléphonie (TDM avec signalisation SS7) a nécessité le développement de
protocoles dédiés à l’interconnexion des réseaux et au transport de la signalisation SS7
sur des réseaux en mode paquet.
Mais le protocole SIP sera retenu dans le cadre du projet IMS.
II.6 NGN Multimédia ou IMS (IP Multimédia Subsystem)
L'IMS normalisé par le monde des télécommunications est une nouvelle architecture basée sur
de nouveaux concepts, de nouvelles technologies, de nouveaux partenaires et un nouvel
écosystème. L’idée d’architecture IMS a été suggérée afin de répondre au besoin de
convergence des services multimédia entre réseaux mobiles et filaires et d’en faciliter les
interfaçages. L’IMS doit s’insérer dans la réalisation des réseaux de nouvelle génération
(NGN), ce qui n’est pas sans poser des interrogations sur son avenir. Différentes voies sont
possibles .L’IMS est une partie structurée de l’architecture des réseaux de nouvelle génération
(NGN) qui permet l’introduction progressive des applications voix et données multimédia
dans les réseaux fixes et mobiles. L’IMS fait appel à IP et au protocole SIP (Session Initiation
Protocol), créé par l’IETF avec des extensions qui sont introduites par le 3GPP et le groupe de
travail TISPAN de l’ETSI. L’IMS implique également les entités de normalisation ATIS,
3GPP2, OASIS, FMCA, OSA/Parlay et l’UIT-T. L’IMS vise à assurer la compatibilité entre
les réseaux mobiles 2G, 2G+, 3G, les réseaux à commutation de circuits RTPC/RNIS et
Internet pour les services vocaux et multimédia.. L’IMS est également désigné sous le
vocable de NGN Multimédia. Décembre 2005 -Publication de la première édition de la
norme ETSI sur IMS [5].
II.7 Architecture IMS
Dans sa release 5, le 3GPP définie pour la première fois, une architecture IMS qui permet une
ouverture vers les plateformes de services. L’architecture IMS est constituée par un ensemble
d’équipements et de protocoles dont les fonctions et les rôles se complètent. Les interfaces sur
les différentes liaisons internes et externes à cette architecture font l’objet de spécifications.
Le principe de l’IMS consiste d’une part à séparer nettement la couche transport de la couche
des services et d’autre part à utiliser la couche transport pour des fonctions de contrôle, de
signalisation et de qualité de service associée à l’application désirée. L’IMS met en place une
plateforme unique se trouvant sur la couche application pour tous les services multimédia,
capable d’offrir rapidement et simultanément ceux-ci sur les réseaux filaires et radio.
Les couches de l’architecture NGN Multimédia sont présentées sur la Figure suivante.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 44
Figure 16 : Exemple d’architecture NGN Multimédia simplifié
Figure 17 : Exemple d’architecture NGN Multimédia [3]
Quatre couches ont été définies dans les réseaux NGN dont trois visible sur la première figure
ci-dessus, et sont:
• La couche radio
Peut représenter tout accès haut débit tel que : UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access
Network), CDMA2000 (technologie d’accès large bande utilisée dans le réseaux mobiles de
Sudatel par exemple Wireless IP, Wifi, etc.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 45
• La couche transport:
La couche de transport est responsable de l'abstraction de la réalité des réseaux d'accès
(filaire, de paquets radio) de l'architecture NGN. Par essence, cette couche joue le rôle de
point d'intersection entre les couches d'accès et le réseau IP au-dessus d'elle. Elle est
responsable de l’initialisation des paramètres d’accès au réseau IP (affectation de l'adresse IP
et de la passerelle par défaut via DHCP).
• La couche signalisation
L’IMS joue le rôle de couche logique intermédiaire entre, d’un côté, les terminaux et les
réseaux d'accès et de transport orientés IP et, de l’autre, les services applicatifs de télécoms
(voix sur IP, push-to-talk, messagerie instantanée). Elle met en œuvre certaines fonctions
techniques (mécanismes de contrôle et signalisation) entre différents équipements au cœur
d’un réseau d’opérateurs, en recourant au protocole de signalisation SIP (Session Initiation
Protocol) standardisé par l’IETF (l’organe de normalisation technique d’internet).
Indépendant de la nature des données transportées, SIP apporte en outre la détection de la
présence de l’abonné, que connaissent bien les utilisateurs de messagerie instantanée sur
Internet.
• La couche service
Il y a trois plateformes de services standardisées : (1) SIP application server, (2) Open Service
Access Service Capability Server (OSA SCS) et (3) l’IP Multimédia Service Switching
Function (IM-SSF). Les services offerts par ces plateformes sont des services à valeurs
ajoutées (value-added services VAS) ou des services spécifiques à l’operateur. Le S-CSCF
utilise la même interface, l’interface IMS Service Control (ISC)ou (I-CSCF),pour interfacer
avec toutes ces plateformes. Le protocole de signalisation à travers cette interface est SIP.
L’OSA SCS et L’IM-SSF ne sont pas des serveurs d’applications proprement dit. Ce sont plus
des passerelles (Gateways) d’accès aux autres environnements de services. L’OSA SCS et
l’IM SSF interface respectivement avec l’OSA application server et le CAMEL Service
Environnent (CSE). Du point de vue du S-CSCF, cependant, ils présentent tous le même
comportement de l’interface ISC. Les services sont brièvement décrits ci-dessous:
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 46
Figure 18: Les couches de services IMS
L’architecture IMS peut être résumée très sommairement de la façon suivante :
- L’utilisateur est identifié par le réseau de deux façons, une identité publique (SIM ou
USIM) liée à son adresse Internet ou à son numéro de téléphone et une identité privée (ISIM)
qui n’est pas utilisée pour le routage, ces deux identités étant enregistrées sur la même carte
(UICC). A l’identité publique est associé un profil de service et d’abonnement, qui est
mémorisé dans la base de données du réseau (serveur d’applications), appelée HSS (ou
UPSF). L’IMS autorise ou non l’accès à une ressource de réseau ou à une application selon le
profil de l’abonné. [6]
- L’intelligence active de l’IMS est concentrée dans un serveur d’appel constitué d’un
trio d’équipements logiques appelés « CSCF » (Call Session Control Function ou Call State
Control Function). On distingue :
le « I-CSCF » (Interrogating), qui est le point d’aiguillage intermédiaire pour
l’initialisation des connexions, et qui, via le DNS, fournit la destination recherchée
pour les requêtes orientées vers les multiples SCSCF des réseaux.
Le « S-CSCF » (Serving) Prend en charge le contrôle de la session SIP. Il maintient
un état de session afin de pouvoir invoquer les services demandés «serving in charge».
Dans un réseau d'opérateur, différents S-CSCF peuvent présenter des fonctionnalités
différentes .Les fonctions réalisées par le S-CSCF pendant une session comprennent :
 L'émulation de la fonction Registrar puisqu'il accepte les méthodes SIP
d'enregistrement et met à jour le HSS.
 L'émulation de la fonction Proxy server puisqu'il accepte les méthodes SIP et les
achemine.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 47
 L'émulation de la fonction User Agent puisqu'il peut terminer des méthodes SIP
par exemple lorsqu'il exécute des services complémentaires.
 L'interaction avec des serveurs d'application après avoir analysé les critères de
déclenchement des services correspondants.
 La génération de CDRs.
Le «P-CSCF» (Proxy) sert d’extension logique vers le réseau de l’abonné ou vers le
réseau visité et sert au contrôle le réseau d’accès. Il assure les fonctions de liaison aux
réseaux de paquets et au PDF visites (pour la recherche de profils de l’usager). Dans la
cinquième version de la norme TISPAN, le PDF est séparé de l’ICSCF afin de
permettre l’ouverture de nouvelles applications liées à la qualité de service hors IMS.
Cette interface P-CSCF existera dans tous les réseaux NGN, fixes ou mobiles. En fixe,
il sert à la voix sur IP et en réseau mobile, il est utilisé pour toutes les connexions.
Deux des CSCF (le I et le S) sont connectés à la base de données du réseau (HSS/UPSP) afin
de recevoir les informations nécessaires aux autorisations de connexion. Le ICSCF est relié
aussi aux ICSCF de réseaux voisins afin d’assurer les communications sortantes ou entrantes
au réseau considéré, en particulier celles qui sont destinées au commutateur classique
(GSM/RTPC).
Le trio d’équipements de signalisation CSCF et les informations du HSS ouvrent l’accès aux
serveurs d’application SIP, OSA et CAMEL. Les données relatives à l’abonné (identité, droits
et état de la session) sont enregistrées dans le HSS (correspond à peu près au HLR des réseaux
mobiles), à partir duquel on ouvre les tickets de tarification à l’aide du protocole Diameter,
basé sur IP. Le HSS assure ainsi trois fonctions de sécurité : Authentification, Autorisation et
Comptabilité, essentielles à l’IMS.
SIP Application Server (AS):En plus du control de session, un serveur SIP peut
également fournir différents services à valeurs ajoutées. Un AS SIP permet au CSCF
d'utiliser des services basés sur SIP et d'interagir avec d’autres serveurs d'application
SIP sans composants supplémentaires.
CAMEL Service Environnent (CSE):Le CSE fournit des services hérités des réseaux
intelligents (Intelligents Networks IN). Il permet aux opérateurs d’agir sur les
infrastructures IMS existantes pour introduire les services hérités des réseaux 2G.
Comme indiqué précédemment, le S-CSCF interagit avec le CSE par l’intermédiaire
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 48
de l'IM-SSF. L’IM-SSF introduit les fonctionnalités CAMEL et interfaces avec le CSE
par l’interface CAP (CAMEL Application Part).
OSA Application Server: Ces applications peuvent être développées par des tiers qui
ne sont pas propriétaires de l’infrastructure réseau. Le serveur d'application OSA
fournit un cadre standard pour des tiers leur permettant d’avoir un accès sécurisé à
l’IMS. L'architecture de référence OSA définit un OSA Application Server qui sert
d’environnement d'exécution pour des applications tierces. Le serveur d'application
OSA interfaces avec les CSCF à travers l'OSA SCS par l'interface OSA API
(Application Programming Interface).
Terminal IMS
Il s’agit d’une application sur un équipement de l’usager qui émet et reçoit des requêtes SIP. Il
se matérialise par un logiciel installé sur un PC, sur un téléphone IP ou sur une station mobile
UMTS (UE, User Equipment).
Avant de pouvoir utiliser les services du domaine IMS, tels qu'établir une session multimédia
ou recevoir une demande de session, un usager doit s'enregistrer au réseau. Que l'usager soit
dans son réseau nominal ou dans un réseau visité, cette procédure fait intervenir un P-CSCF.
Par ailleurs, tous les messages de signalisation émis par le terminal ou à destination du
terminal sont relayés par le P-CSCF ; le terminal n'a jamais la connaissance des adresses des
autres CSCFs (idem I-CSCF et S-CSCF).
II.8 MGCF, IMS-MGW et T-SGW : Interfonctionnement avec le GSM et le RTC*
L’IMS ne sera pas déployé par tous les opérateurs en même temps. Il est donc nécessaire de
prévoir des passerelles entre les réseaux GSM/RTC et son réseau IMS. Ces passerelles de
média (media gateways) sont contrôlées par des softswitchs. L’IMS identifie aussi le
signaling gateway ceci en permettant de délivrer la signalisation ISUP du RTC/GSM au
softswitch sur SIGTRAN (ceci dans le cas ou l’operateur ne souhaiterai pas d’une liaison sur
IP sinon SIP). Le domaine IMS doit inter-fonctionner avec le GSMP afin de permettre aux
utilisateurs IMS d'établir des appels avec le GSMP. L'architecture d'interfonctionnement
présente un plan de contrôle (signalisation) et un plan d'usager (transport). Dans le plan
usager, des passerelles (IMS-MGW, T-SGW, MGCF) sont requises afin de convertir des flux
RTP en flux TDM ou ATM .Ces passerelles ne traitent que le média. Des entités sont
responsables de créer, maintenir et libérer des connexions dans ces passerelles; il s'agit de
contrôleurs de passerelles (MGCF, Media Gateway Control Function). Par ailleurs, ce même
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 49
MGC termine la signalisation ISUP du côté GSM qu'il convertit en signalisation SIP qui est
délivrée au domaine IMS. Dans le cas des interconnexions TDM, les messages ISUP
provenant du GSM/RTC* d’un autre operateur, sont d'abord acheminés sur SS7 à une
passerelle de signalisation (T-SGW, Trunking Signaling Gateway) qui les relaye au MGC sur
un transport SIGTRAN. L'interfonctionnement entre le domaine IMS et le GSMP est donc
assuré par trois entités : L'IMS-MGW (IP Multimédia Subsystem Media Gateway Function),
MGCF (Media Gateway Control Function) et T-SGW (Trunking Signaling Gateway
Function).
II.8.1 L'IMS-MGW
Reçoit un trafic de parole du GSMP ou RTCP et l'achemine sur un réseau IP. Le trafic audio
est transporté sur RTP/UDP/IP
 Supporte généralement des fonctions de conversion du média et de traitement du
média (annulation d'écho, pont de conférence).
 Est contrôlé par le MGCF à travers le protocole MEGACO/H.248.
II.8.2 Le MGCF
 Comme les entités CSCF, il n'appartient qu'au plan de contrôle et non au plan média.
 Contrôle l'IMS-MGW afin d'établir, maintenir et libérer des connexions dans l'IMS-
MGW. Une connexion correspond par exemple à une association entre une
terminaison TDM ou ATM (terminaison du côté GSM) et une terminaison
RTP/UDP/IP. Un transcodage de la parole doit aussi avoir lieu au niveau de l'lMS-
MGW pour convertir la parole reçue et qui est encodée à l'aide du codec G.711, en
parole encodée en utilisant le codec AMR (UMTS) si le terminal IMS est un mobile
UMTS.
 Assure la conversion des messages ISUP (Signalisation GSM) en des messages SIP
Signalisation IMS).
 Sélectionne le CSCF approprié afin de remettre la signalisation SIP qu'il génère, au
sous-système IMS.
Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 50
II.8.3 Le T-SGW
 Assure la conversion du transport pour l'acheminement de la signalisation ISUP entre
le commutateur téléphonique et le MGCF. La signalisation ISUP est échangée :
• Sur SS7 entre le commutateur et le T-SGW.
• Sur SIGTRAN entre le T-SGW et le MGCF.
Par contre, n'analyse pas les messages d'application ISUP. La figure ci-dessous représente un
appel initié par le GSMP et à destination d'un terminal dans le sous- système IMS. Le
commutateur du GSM réserve un circuit de parole qu'il partage avec l'IMS-MGW et émet un
message ISUP IAM sur un transport SS7 au T-SGW (Trunking Signaling Gateway). Le
TSGW est responsable de la conversion du transport du message ISUP. Ce message est relayé
à l'entité MGCF sur SIGTRAN. Le MGCF crée un contexte dans l'entité IMS-MGW en
utilisant le protocole MEGACO/H.248. Ce contexte consiste en une association entre une
terminaison TDM et une terminaison RTP. La terminaison TDM termine le circuit de parole
que l'IMS-MGW partage avec le commutateur téléphonique. La terminaison RTP termine les
canaux RTP entre l'IMS- MGW et le terminal IMS. L'IMS-MGW retourne une réponse à
l'entité MGCF ; cette réponse contient un "local descriptor" qui correspond à la description
SDP associée à sa terminaison RTP. L'entité MGCF génère une méthode SIP INVITE
contenant la description SDP retournée par l'IMS-MGW. Cette méthode est envoyée au sous-
système IMS qui se charge de la délivrer au terminal IMS appelé.
Figure 19 : Interfonctionnement entre GSM notre réseau IMS
Le chapitre suivant traitera des stratégies de migration que doivent adopter un opérateur
historique mobile dans l’objectif de migrer vers les réseaux NGN multimédias.
memoire Magaye Gaye_ESMT Fevrier 2012 Dr Ouya_Dr Boudal Ing Ousseynou Diop
memoire Magaye Gaye_ESMT Fevrier 2012 Dr Ouya_Dr Boudal Ing Ousseynou Diop
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  • 2. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 1 A mes parents A ma très chère épouse A ma fille A mes frères et Sœurs A ma grande mère A toute la grande famille GAYE, SOW, NDIAYE et KANE A mes collègues et amis A tous les étudiants du cycle ingénieur de l’ESMT A Dr Boudal Niang Professeur a l’ESMT A monsieur Oumar Ndiaye Responsable et professeur a l’ESMT A mon cousin feu Malick Thiam « Que la terre lui soit légère » A tous, je dédie ce travail DEDICACES
  • 3. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 2 Louange à ALLAH, le Tout Miséricordieux à qui nous devons notre existence et qui à coût sûr nous a permis d’achever ce modeste travail. Paix et Salut sur l’Illustre Prophète Sayyidinaa Mouhammad (Sallahou Aleyhi Wa Salam). Amour à Cheikhanaa Ahmad AtTidjanii Cherif (RTA). Je tiens à exprimer ma profonde gratitude à mon encadreur Mr. Aw Issa Konate ingénieur principal à Tigo, qui n’a épargné aucun effort pour le bon déroulement de ce travail. Ses remarques et ses consignes ont été pour moi d’un grand apport. Je pense aussi à mon encadreur à L’Ecole Supérieure Polytechnique le Docteur. Samuel Ouya qui m’a aussi tant encouragé et donné de très bons conseils tout au long de ce travail. Je tiens à le remercier tout particulièrement. Mes sincères remerciements iront aussi à tous nos enseignants à l’ESMT et l’ESP pour la qualité de l’enseignement qu’ils nous ont prodigué durant nos deux années d’études afin de nous donner une formation efficace, à tout le personnel de l’administration de l’ESMT pour nous avoir assuré les meilleures conditions de travail. REMERCIEMENTS
  • 4. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 3 L’Ecole Supérieure Multinationale des Télécommunications (ESMT) et l’Ecole Supérieure Polytechnique (ESP) proposent un diplôme d'ingénieur de niveau BAC+4 adapté aux secteurs des télécommunications et des nouvelles technologies en informatique permettant d’acquérir une double compétence en informatique et en télécommunications : le Diplôme d’Ingénieur Technologue (DIT) en téléinformatique. La formation est assurée en deux ans. L’enseignement comporte des cours théoriques et pratiques ainsi qu'un stage de fin de formation de quatre mois en entreprise ou en laboratoire. A la fin de ce stage, l’étudiant est tenu de présenter devant les membres d'un jury, un projet de mémoire ; projet devant présenter le travail effectué au sein de la structure d'accueil sur le thème proposé. C’est dans cette approche que nous soumettons à votre approbation le contenu de notre travail qui a été effectué au sein de TIGO. AVANT-PROPOS
  • 5. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 4 SOMMAIRE TABLE DES TABLEAUX ...................................................................................................... 6 TABLE DES FIGURES........................................................................................................... 7 TABLE DES EQUATIONS..................................................................................................... 7 SIGLES ET ABREVIATIONS ............................................................................................... 9 INTRODUCTION................................................................. ...Error! Bookmark not defined.1 Chapitre I : Preseentation du sujet et evolution du reseau de Tigo .................................. 13 I.1 Présentation du cadre du travail.......................................................................................... 13 I.2 Les moyens existants de la société...................................................................................... 14 I.3 Les objectifs de la societe ................................................................................................... 15 I.4 Les objectifs du projet......................................................................................................... 16 I.5 La demarche a suivre .......................................................................................................... 14 I.6 Evolution technologique du réseau de Tigo........................................................................ 18 I.6.1 Infrastructure de l’architecture GSM du reseau de Tigo ................................................. 18 I.6.2 Présentation des équipements radio GSM ....................................................................... 18 I.6.3 Présentation de l’architecture NSS de Tigo..................................................................... 19 I.6.4 Infrastructure de l’architecture GPRS du réseau de Tigo ............................................... 24 I.6.4.3 Evolution du réseau GPRS vers la technologie EDGE................................................. 27 I.7 Les techniques de modulation et de codage utilisées.......................................................... 28 Chapitre II : Démonstration de la justesse de la migration ............................................... 31 II.1 Démonstration de la justesse de la migration .................................................................... 31 II.2 Problématiques lies aux réseaux NGN Multimédia .......................................................... 31 II.3 Avantages du NGN Multimédia........................................................................................ 32 II.4 Les services offerts par les NGN multimédias .................................................................. 33 II.5 Présentation du réseau NGN.............................................................................................. 36 II.5.1 Présentation des NGN .................................................................................................... 37 II.5.2 Types de réseaux NGN.................................................................................................. 37 II.5.3 Architecture NGN classique........................................................................................... 38 II.5.4 Les familles de protocoles et interface d’un réseau NGN.............................................. 40 II.5.4.1 Les protocoles de contrôle d’appel.............................................................................. 41 II.5.4.2 Les protocoles de signalisation entre les serveurs de contrôle .................................... 42 II.7 Architecture IMS............................................................................................................... 43 II.8 MGCF, IMS-MGW et T-SGW : Interfonctionnement avec le GSM et le RTC* ............. 48 Chapitre III : Stratégie de migration et processus de dimensionnement du réseau DE TIGO ...51 III : Stratégie de migration du réseau actuel vers le NGN multimédia.................................... 51 III.1 Présentation des scenarii de migration du réseau actuel vers le NGN multimédia.......... 51 III.2 Migration des réseaux mobiles vers l’IMS ...................................................................... 52 III.2.1 Quelle solution doit accompagner les NGN multimédias sur l’infrastructure radio..... 52 III.2.2 UMTS release 99 : l’héritage du GSM/GPRS .............................................................. 53 III.2.3 UMTS releases R4/R5 : l’évolution vers le tout IP multimédia ................................... 54 III.2.3.1 UMTS Release R4 : séparation des couches transport et contrôle............................. 54 III.2.3.2 UMTS Release R5 : ajout du domaine IP multimédia............................................... 55 III.3 Influence de l’UMTS sur la stabilisation du concept IMS............................................... 57 III.4 Dimensionnement dans le NGN Multimédia................................................................... 57 III.5 Scenario retenu pour la migration vers le NGN Multimédia ........................................... 57 III.6 Architecture cible du réseau UMTS................................................................................ 58
  • 6. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 5 III.7 Modèle de trafic du réseau d’accès .................................................................................. 59 III.7.1 Les différentes classes de qualité de service ................................................................. 59 III.8 Les Modèles de trafic ....................................................................................................... 61 III.9 Méthodologie du dimensionnement................................................................................. 63 III.10 Calcul du trafic généré par le réseau d’accès ................................................................. 64 III.11 Dimensionnement des entités du réseau NGN Multimédia .......................................... 66 III.12 Optimisation du réseau de transport............................................................................... 76 III 12 : Proposition d’une architecture suivant les scenarii de migrations retenues................. 78 III. 13 Les procédures d’Intégration de systèm....................................................................... 79 III.13.1 Procédure d’intégration d’un MGW a un MSS via la Mc interface [12] ................... 79 III.13.3 .Procédure d’Intégration d’un BSC a un MGW.......................................................... 79
  • 7. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 6 TABLE DES TABLEAUX Tableau 1 : Capacité des différents BTS (siemens) de Tigo...............................................20 Tableau 2 : Caractéristiques des trois variantes de BSC ...................................................23 Tableau 3: Capacité des BSC du réseau GSM de Tigo en termes de TRX .........................23 Tableau 4 : Schéma de codage GPRS ................................................................................30 Tableau 5: Schéma de codage EDGE ................................................................................30
  • 8. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 7 TABLE DES FIGURES Figure 0 : Fiche descriptive de Tigo…………...………………………………….……………..14 Figure 1 : Organigramme de la Direction technique de SENTEL………………..……….....16 Figure 2 : Architecture générale du GSM ……………………………………………………..18 Figure 3 : Architecture GSM de Tigo…………………………………………………………….19 Figure 4 : Présentation des différentes BTS de Tigo…………………………………………...20 Figure 5 : BSC 120 de siemens…………………………………………………………………….22 Figure 6 : Combinaison eBSC/eTRAU rack……………………………………………………..22 Figure 7 : architecture du sous-système NSS de Tigo…………………………………………24 Figure 8 : Architecture du réseau GPRS de Tigo……………………………………………….26 Figure 9 : Architecture de la technologie EDGE……………………………………………….27 Figure 10 : modulation 8-PSK……………………………………………………………………...28 Figure 11 : modulation GMSK………………………………………………………………..……29 Figure 12 : Présentation de différentes couches dans le modèle NGN…………………….36 Figure 13 : Architecture simplifiée des NGN…………………………………………………..39 Figure 14 : Session Initiation Protocol (SIP)…………………………………………………….41 Figure 15 : Megaco/H.248 protocole……………………………………………………………42 Figure 16 : Exemple d’architecture NGN Multimédia simplifie…………………………….44 Figure 17 : Exemple d’architecture NGN Multimédia [3]……………………………………44 Figure 18 : Les couches de services IMS……………………………………………………….46 Figure 19 : Interfonctionnement entre GSM et IMS…………………………………………...50 Figure 20 : Exemple d’intégration de l’architectureUMTS (Rel 4) dans le réseau detigo.54 Figure 21 : UMTS architecture release 4………………………………………………………..58 Figure 22 : Architecture de référence Release 5……………………………………………...56 Figure 23 : Organigramme récapitulatif du dimensionnement……………………………..63 Figure 24 : Organigramme de répartition du trafic de la classe conversationnelle……..65 Figure 25 : Digramme de dimensionnement……………………………………….…………..66 Figure 26 : Les trafics au niveau du CSCF…………………………………………….………..75 Figure 28 : Exemple de mise en place des scenarii de migrations retenus……….………78 Figure 29 : intégration MSS et MGW …………………………………………………….……...79
  • 9. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 8 TABLE DES EQUATIONS Equation 1 : Calcul du trafic moyen par abonné..............................................................61 Équation 2 : Calcul Nombre d'abonne UMTS ...................................................................64 Équation 3 : Calcul nombre d'abonne EDGE ...................................................................64 Équation 4 : Calcul Nombre d'abonne actif......................................................................64 Équation 5 : Calcul volume trafic UMTS...........................................................................64 Équation 6 : Calcul volume de trafic EDGE......................................................................64 Équation 7 : Calcul trafic UMTS interactif.........................................................................65 Équation 8 : Calcul trafic UMTS streaming.......................................................................65 Équation 9 : Calcul trafic EDGE interactif ........................................................................65 Équation 10 : Calcul trafic EDGE streaming ......................................................................65 Équation 11 : Calcul volume de trafic UMTS conversationnel ...........................................65 Équation 12: Calcul volume de trafic UMTS conversationnel ...........................................65 Équation 13 : Calcul trafic externe UMTS ..........................................................................65 Équation 14 : Calcul volume de trafic global.....................................................................66 Équation 15 : Calcul charge au niveau des M_MGW.........................................................67 Equation 16 : Calcul nombre des M_MGW........................................................................67 Équation 17 : Calcul conversion trafic conversationnel en Kbits.......................................67 Équation 18 : Calcul trafic moyen par abonné sur un MSC................................................67 Équation 19 : Calcul trafic du nombre de circuit sur un MSC ............................................68 Équation 20 : Calcul tauux de perte sur un MSC...............................................................68 Équation 2 : Calcul probabilité de blocage sur un MSC ..................................................68 Équation 22 : Calcul trafic total sur un MSC.......................................................................69 Équation 23 : Calcul trafic total sur tous les MSC...............................................................69 Équation 24 : Calcul trafic externe vers GSM/RTC............................................................70 Équation 25 : Calcul conversion E1 en paquet ..................................................................71 Équation 26 : Calcul nombre IMS_MGW ...........................................................................71 Équation 27 : Calcul de la capacité de traitement au niveau d'un MGCF ..........................72 Équation 28 : Calcul charge au niveau d'un MGCF............................................................72 Équation 29 : Calcul nombre MGCFs ................................................................................72 Équation 30 : Calcul charge au niveau d'un MSC serveur .................................................73 Équation 31 : Calcul de la capacité de traitement d’un AS ....................................................73 Équation 33 : Calcul du nombre de SAU EDGE .................................................................73 Équation 35 : Calcul du nombre de PDP EDGE .................................................................74
  • 10. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 9 SIGLES ET ABREVIATIONS 3GPP 3rd Generation Partnership Project AAL2 ATM Adaptation Layer2 AGW Access GateWay AS Application Server ATM Asynchronous Transfert Mode BER Bit Error Rate BICC Bearer Independent Call Control protocol BLR Boucle Locale Radio BSC Base Service Controller eBSC ethernet Base Service Controller BSS Base Service Station BTS Base Transceiver Station CCSS#7 Common Channel Signaling System (SS7 ) CSCF Call State Control Function CSE CAMEL Service Environment CU Circuit Unit DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DIAMETER Remote Authentication Dial-In User Service EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution ENUM E.164 Number User Mapping , la RFC 3761 [ 9] ESAM Ethernet Switch and Alarm Module FDMA Frequency-Division Multiple Access GGSN Gateway GPRS Support Node GPRS General Packet Radio Services GSM Global System for Mobile communications GTP GPRS Tunnel Protocol HSS Home Subscriber Server I-CSCF Interrogating-Call State Control Function IETF Internet Engineering Task Force IMS IP Multimedia Subsystem IM-SSF IP Multimedia Service Switching Function IN Intelligent Network IP Internet Protocol IPv4 Internet Protocol version 4 IPv6 Internet Protocol version 6 ISC IMS Service Control ISUP ISDN User Part IXLT Interface to LMT/RC MEMT Memory of the TDCP MG Media Gateway MMS Multimedia Messaging Service MPCC Main Processor Control Circuit MPCC Main Processor Control Circuit MPLS Multi-Protocol Label Switching MRFC Multimedia Resource Function Controller MRFP Multimedia Resource Function Processor
  • 11. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 10 MSC Mobile Switching Center MTP Media Transfer Protocol NGN Next Generation Network OSA Open Service Access P-CSCF Proxy-Call State Control Function PCU Packet Control Unit PDF Police Decision Functions PDP Packet Data Protocol PPXL Peripheral Processor PPXX Peripheral Processor PS Packet Switched PSTN Public Switched Telephon Network PWRD Power Distributor (Base Shelf) RADIUS Remote Access Dial In User Service RAN Radio Access Network RNC Radio Network Controller RTP Real Time Protocol SCS Service Capability Server S-CSCF Serving-Call State Control Function SCTP Stream Control Transmission Protocol (RFC4960, obsolete RFC2960) SDP Session Description Protocol SGSN Serving GPRS Support Node SIGTRAN SIGnalling TRANsport SIP Session Initiation Protocol SMS Short Messaging Service SNAP Switching Network Advance Performances SNAP Switching Network Advance Performances STLP Superior Trunk Line Peripheral board STLP Superior Trunk Line PeripheralBoard TDM Time Division Multiplexing TDMA Time Division Multiple Access TDPC Telephony and Distributor Processor Circuit TGW Trunking GateWays TRX Transceiver Ressources (frequency) UBEX Universal Bus EXtenderboard UIT Union Internationale des Télécommunications UMTS Universal Mobile Telecommunication System UPSF User Profil Server Functions UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network VAS Value-Added Services W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access
  • 12. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 11 INTRODUCTION L’évolution progressive du monde des télécommunications vers des réseaux et des services de nouvelle génération, à savoir les services multimédias, est aujourd’hui une tendance forte qui suscite l’intérêt d’une majorité d’acteurs. Elle résulte de la conjonction d’un ensemble de facteurs favorables dont :  Les évolutions profondes du secteur des télécommunications ;  Le développement de gammes de services nouveaux ;  Les progressions technologiques d’envergure dans le domaine des réseaux de données. Il en résulte de ce contexte et afin de s’adapter aux grandes tendances qui sont la recherche de souplesse d’évolution de réseau, la distribution de l’intelligence dans le réseau, et l’ouverture à des services tiers, une évolution vers un nouveau modèle de réseaux et de services s’est imposée chez les opérateurs .Au Sénégal par exemple, les opérateurs présents sur le marché deviennent de plus en plus compétitifs grâce à cette avancée technologique, de nombreux opérateurs ont connu une expansion rapide des systèmes de téléphonie cellulaire numérique .L’offre fréquente de nouveaux services, a entrainé la mise en place de structures nouvelles suivant une politique de marketing. Toutefois, certains opérateurs tardentà marquer le pas concernant l’adoption d’architecture nouvelle au sein d’un réseau vétuste, ne pouvant ainsi plus faire face à une montée de charge du trafic ; matérialisée par des offres et des promotions régulières. C’est principalement le cas de la société SENTEL GSM qui ne cesse de proposer une variété de services et de faire des promotions à ses clients afin de susciter chez eux de plus en plus d’intérêts d’une part et d’autre part d’augmenter sa part du marché en gagnant la confiance d’autres clients. Voila, une des raisons de migrer vers les réseaux de nouvelles générations. Ces raisons détermineront le calendrier de ses investissements dans cette nouvelle infrastructure et de la migration de ses services existants ; parmi les plus avancées, on peut aussi ajouter  la création de nouvelles sources de revenus,  la réduction des coûts d’exploitation,  la gestion du cycle de vie des investissements passés.
  • 13. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 12 Tigo Sénégal réunit ces trois facteurs. Il lui sera impératif de relever ce défi et de commencer à élaborer une stratégie d’évolution vers les NGN. Mais la difficulté sera de gérer de manière pragmatique une migration progressive sans que cela ait une incidence notable sur ses dépenses d’investissement et de manière à obtenir l'interopérabilité suite a cette évolution. La définition d’un nouveau réseau de nouvelle génération varie selon les pays et les opérateurs. Il n’existe donc pas de définition universelle. Pour Tigo, il s’agira d’un réseau futur ,dans l’optique d’avoir une architecture qui pourra répondre a tous nos besoins , tant sur la partie radio avec les utilisateurs ,que sur la partie cœur avec une synergie garantie entres les actifs déjà existants et les nouvelles infrastructures . Par conséquent, ceprésent document s’articulera autour de cinq principaux chapitres : • Dans le premier chapitre : "Présentation du sujet et L’évolution des réseaux mobiles au sein de Tigo ", nous présenterons la société d’accueil ainsi que la problématique du sujet que nous allons traiter. On s’intéressera aussi à faire la présentation de l’évolution des réseaux à savoir le GSM, le GPRS et l’EDGE plus particulièrement au sein du réseau hôte qu’est Tigo; de là on en tirera des avantages et inconvénients de ces types de technologies par rapport au contexte actuel de la concurrence et de l’ avancée technologique • Ensuite, suivant une démarche plus globale visant à améliorer les services chez tout opérateur historique, un deuxième chapitre intitulé "Démonstration de la justesse de la migration " pour enfin citer les services offerts et présenter les principales caractéristiques du réseau NGN multimédia. • Le troisième chapitre s’intitule "Stratégie de migration du réseau actuel vers le NGN multimédia suivi des Processus de Dimensionnement et d’Optimisation " où nous présenterons les différents scenarii de migration dans un premier temps, et ensuite les outils adéquats où nous pourrons introduire les outils de base permettant le dimensionnement des principaux éléments d’un réseau NGN multimédia et l’optimisation de la partie transport. Enfin, nous avons retenu dans une conclusion générale les grandes lignes de ce qui, à notre sens, mérite une attention toute particulière de la part des lecteurs.
  • 14. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 13 Chapitre I : PRESENTATION DU SUJET ET EVOLUTION DU RESEAU DE TIGO I.1 Présentation du cadre du travail Avant de traiter le sujet du présent mémoire de fin d’études, il convient de présenter l’environnement dans lequel il a été mené. En effet, c’est de ce dernier que dépend, en grande partie, l’efficacité et la qualité d’un travail. Notre projet de fin d’études a été effectué au sein de la société SENTEL GSM, le deuxième opérateur mobile au Sénégal sur trois. SENTEL GSM est une filiale du groupe Millicom International Cellular (MIC), un des leaders mondiaux de la téléphonie cellulaire et faisant partie du même groupe que Télé 2 en Europe. Millicom est une société Suédoise qui opère un peu partout dans le monde notamment en Amérique latine, en Asie et en Afrique .SENTEL avec la marque Hello a démarré ses activités officiellement le 16 avril 1999. Depuis le 08 Novembre 2005, SENTEL a changé sa marque commerciale. Ce passage répond à une dynamique du groupe Millicom d’innover en regroupant toutes ses marques sous une entité : « Tigo » tout en accompagnant son lancement par des offres technologiques et tarifaires appropriées .Avec SENTEL la téléphonie cellulaire passe à la vitesse supérieure, il est le premier opérateur sénégalais à proposer le GPRS (General Paquet Radio Service). En effet, il a permis de mettre le téléphone mobile à la portée de tous les citoyens du Sénégal. Avec un réseau qui s’étend de Dakar aux zones rurales, la société met actuellement l’accent sur la qualité du réseau. Aujourd’hui, les abonnés de Tigo ont une qualité exceptionnelle d’écoute. L’image de marque de la société est aussi basée sur sa capacité d’innovation. La fiche suivante donne une description succincte de la société, ensuite nous détaillerons les moyens dont elle s’est dotée pour mener à bien ses activités. SENTEL a officiellement débuté ses activités le 16 avril 1999, son siège se trouvait alors à « Nelson Mandela x Moussé Diop ». Aujourd’hui, le siège social de SENTEL se trouve à « 15 Almadies sur la route de Ngor ». Cependant beaucoup d’agence sont ouvertes à Dakar et dans les régions. La figure suivante (figure 1) illustre une fiche de description des activités de SENTEL GSM SA.
  • 15. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 14 Figure 0 : Fiche descriptive de TIGO I.2 Les moyens existants de la société La société s’est engagée depuis le debut de ses activités dans de lourds investissements en termes d’achats de matériels et de recrutement. Ce qui explique son dynamisme actuel sur le marché de la téléphonie mobile. Elle dispose par ailleurs de moyens techniques, humains et matériels. - Les moyens techniques Il apparait dans le livret de présentation que SENTEL a débuté ses activités avec moins de 20 BTS (Base Transceiver Station) qui étaient toutes implantées dans la capitale Dakar. Cependant, aujourd’hui, la société compte environ 527 stations de base réparties sur l’ensemble du territoire Sénégalais. Tous les appels entrants ou sortants du réseau de télécommunication sont gérés par 3MSC (Mobile Switching Center), auxquels sont raccordés une quinzaine de BSC (Base Station Controller) via différents types de support de transmission.  Les moyens humains Durant ces dernières années, le personnel de SENTEL GSM suit une évolution croissante. D’après les informations recueillies auprès de la Direction de Ressources Humaines, la société compterait à nos jours environ 400 employés. Le professionnalisme du personnel est le socle de la réussite de la société. Ce professionnalisme est soutenu par une politique de formation, d’accompagnement et de gestion de carrière. Les performances démontrées sont le résultat des efforts de motivation, de l’adaptation de la formation du personnel et du rappel de connaissance.
  • 16. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 15 Les moyens matériels La société dispose d’importants moyens pour mener à bien ses activités. Le patrimoine immobilier de la société s’élevait à un montant de 63.705.974.240 FCFA à la date du 30 Septembre 2007. A cette date SENTEL GSM avait immobilisé plus de 3012 millions FCFA uniquement en matériels de bureau. Le matériel informatique, quant à lui s’élevait à environ 2700 millions FCFA. Le système d’information est assuré par une vingtaine de logiciels bureautiques, techniques et gestion, pour des valeurs respectives de 196.961.674 FCFA, 225.016.968 FCFA et 301.814.435 FCFA. I.3 Les objectifs de la société Les objectifs présents se confondent avec la mission et le projet global de Millicom International Cellular SA. Permettre aux populations des marchés émergents d’avoir un libre accès au monde des télécommunications. Et pour se faire, Millicom se donne pour mission de vendre le temps de communication téléphonique dans les marchés émergents. La société SENTEL GSM SA est structurée autour de sept directions:  Direction Générale,  Direction Technique,  Direction Informatique,  Direction Financière,  Direction Commerciale,  Direction des Ressources humaines,  Direction Customer Care. La réalisation de notre projet s’est faite au sein de la Direction Technique qui est elle-même scindée en cinq départements.
  • 17. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 16 DIRECTION TECHNIQUE NOC PLANNING ET DESIGN OPERATION ROLL OUT BSS OPERATION FIELD OPERATION ENERGIE OPERATION NSS SUPPORT RNE Figure 1 : Organigramme de la Direction technique de SENTEL (TIGO) I.4 Les objectifs du projet Notre projet de fin d’étude développé dans le présent document vise à :  Mettre en place une méthodologie d’implémentation justifiée afin de procéder à la migration vers un réseau de troisième génération de type multimédia et ainsi , passer à l’étude détaillée des caractéristiques de l’architecture et du dimensionnement des entités fonctionnelles des éléments de cette dernière tout en intégrant les éléments existants du réseau hôte qu’est Tigo .  Permettre à l’operateur Tigo, de disposer d’un réseau multiservice lui permettant d’offrir à ses usagers des services multimédias attrayants dans l’objectif de stabiliser sa part du marché.  Les démarches à suivre Ceci sera la démarche à suivre pour tout opérateur désirant survivre face à la concurrence.  Démonstration de la justesse de la migration;  Définir la Méthodologie de dimensionnement et mettre en place les outils adéquats;  Présentation de la nouvelle architecture et de quelques procédures d’intégration.
  • 18. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 17 I.5 Historique de la Téléphonie mobile L'histoire de la téléphonie mobile (numérique) débute réellement en 1982. En effet, à cette date, le Groupe Spécial Mobile, appelé GSM, est créé par la Conférence Européenne des administrations des Postes et Télécommunications (CEPT)afin d'élaborer les normes de communications mobiles pour l'Europe dans la bande de fréquences de 890 à 915 [MHz]pour l'émission à partir des stations mobiles et 935 à 960 [MHZ] pour l'émission à partir de stations fixes. Il y eut bien des systèmes de mobilophonie analogique (MOB1 et MOB2, arrêté en 1999), mais le succès de ce réseau ne fut pas au rendez-vous. Les années 80 voient le développement du numérique tant au niveau de la transmission qu'au niveau du traitement des signaux, avec pour dérivés des techniques de transmission fiables, grâce à un encodage particulier des signaux préalablement à l'envoi dans un canal, et l'obtention de débits de transmission raisonnables pour les signaux. Ainsi, en 1987, le groupe GSM fixe les choix technologiques relatifs à l'usage des télécommunications mobiles : transmission numérique, multiplexage temporel des canaux radio, chiffrement des informations ainsi qu'un nouveau codage de la parole. Il faut attendre 1991 pour que la première communication expérimentale par GSM ait lieu. Au passage, le sigle GSM change de signification et devient Global System for Mobile communications et les spécifications sont adaptées pour des systèmes fonctionnant dans la bande des 1800 [MHz]. Aujourd'hui, le nombre de numéros attribués pour des communications GSM dépasse largement le nombre de numéros dédiés à des lignes fixes et cette tendance se poursuit. I.6 Evolution technologique du réseau de Tigo Tel quel, le réseau GSM est adéquat pour les communications téléphoniques de parole. En effet, il s'agit principalement d'un réseau commuté, à l'instar des lignes fixes constituées de circuits, c'est-à-dire de ressources allouées pour la totalité de la durée de la conversation. Rien ne fut mis en place pour les services de transmission de données. Comme le réseau GSM ne convenait guère pour la transmission de données, les évolutions récentes ont visé à accroître la capacité des réseaux en termes de débit mais à élargir les fonctionnalités en permettant par exemple l'établissement de communications ne nécessitant pas l'établissement préalable d'un circuit. Pour dépasser la borne des 14,4 [kb/s], débit nominal d'un canal téléphonique basculé en mode de transmission de données, l'ETSI a défini un nouveau service de données en mode paquet : le General Packet Radio Service(GPRS) qui permet l'envoi de données à un débit de 115 [kb/s] par mise en commun de plusieurs canaux. D'une certaine manière, le GPRS prépare
  • 19. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 18 l'arrivée de la téléphonie de troisième génération, appelée Universal Mobile Télécommunication System(UMTS), qui permettra d'atteindre un débit de 2 [Mb/s]. I.6.1 Infrastructure de l’architecture GSM du réseau de Tigo Le réseau GSM a pour premier rôle de permettre des communications entre abonnés mobiles (GSM) et abonnés du réseau téléphonique commuté (RTC, le réseau fixe). Le réseau GSM s'interface avec le réseau RTC et comprend des commutateurs. Le réseau GSM se distingue par un accès spécifique : la liaison radio. Le réseau GSM est composé de trois sous- ensembles : Le sous système radio (BSS) Base Station Sub-system qui assure et gère les transmissions radios ; Le sous système d'acheminement (NSS) Network Sub-system qui comprend l'ensemble des fonctions nécessaires pourappels et gestion de la mobilité ; Le sous-système d'exploitation et de maintenance (OSS) OpérationSub-system) qui permet à l'opérateur d'exploiter son réseau. La mise en place d'un réseau GSM (en mode circuit) va permettre à un opérateur de proposer des services de type « Voix » à ses clients en donnant accès à la mobilité tout en conservant un interfaçage avec le réseau fixe RTC existant. OSS MS BSS NSS UM Domaine du reseau acces Domaine du reseau coeur Domaine de l’infracstructureDomaine de la station mobile Figure 2 : Architecture générale du GSM
  • 20. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 19 MSC/ VLR2 Dakar TRAU MSC/VLR3 Thies HLR2 Downtown HLR3 Almadies MSC/VLR1 Almadies BSC1 Mermoz BSC13 Almadies BSC4 DAKAR1 BSC3 Plateau BSC14 Camberene BSC9 Boustane BSC6 M’Backe BSC12 Diourbel BSC8 Saly BSC7 Louga BSC15 Thies BSC11 Rufisque BSC16 Saint Louis IN, USSD, IVR, SMSC BSC10 Ziguinchor BSC17 Tamba Signalling Traffic Signalling and Voice traffic E-BSC2 Camberene Figure 3 : Architecture du réseau GSM de Tigo I.6.2 Présentation des équipements radio GSM Le BSS comprend les BTS qui sont des émetteurs-récepteurs ayant un minimum d'intelligence et les BSC qui contrôlent un ensemble de BTS et permettent une première concentration des circuits.  La station de base (BTS) La BTS est un ensemble d'émetteurs-récepteurs appelés TRX. Elle a pour fonction la gestion des transmissions radios. La capacité maximale d'une BTS est de 48 porteuses suivant bien
  • 21. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 20 entendu le modèle. Ainsi une BTS peut gérer au maximum une centaine de communications simultanées. Les BTS de Tigo sont unanimement constituées de modules listés ci-dessous. - Le CU gérant les fonctions (modulation, démodulation égalisation, codage et correcteur d'erreurs fonction) - Le DUAMCO gérant les fonctions de multiplexage et de combineur de fréquence. - Le Coba qui est l’élément intelligent de la BTS communicant directement avec la le contrôleur distant via un support de transmission de type TDM. Tableau 1 : Capacité des différents BTS (siemens) de Tigo Figure 4 : Présentation des différentes BTS de Tigo  Le contrôleur de base (BSC) Le BSC est l'organe intelligent du sous système radio. Le contrôleur de stations de base gère une ou plusieurs stations et remplit différentes fonctions de communication et d'exploitation. Pour le trafic abonné venant des BTS, le BSC joue un rôle de concentrateur. II a un rôle de relais pour les alarmes et les statistiques émanant des BTS vers le centre d'exploitation et de maintenance .Pour le trafic issu du concentrateur, le BSC joue le rôle d'aiguilleur vers la station de base destinataire. Le BSC est une banque de données pour les versions logicielles et les données de configuration téléchargées par l'opérateur sur les BTS. Le BSC pilote enfin les transferts entre deux cellules ; il avise d'une part la nouvelle BTS qui va prendre en charge type BTS Capacité Cu Combiner TRX 240 xs 6 1 3 240 8 4 24 240 xl 12 7 48
  • 22. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 21 l'abonné « mobile » tout en informant le HLR de la nouvelle localisation de l'abonné. Les BTS sont « contactés » par le centre de maintenance et d'exploitation par le biais des BSC qui jouent ce rôle de relais. Les BSC de Tigo sont de marque Siemens et sont unanimement constitués de cartes listées ci- dessous: SNAP (Switching Network Advance Performances) : un interrupteur qui gère les circuits des canaux de trafic entre TRAU et BTSE; gère également les canaux des paquets de données entre BTSE, SGSN et PCU. Il route les timeslots de signalisation (LAPD et CCSS#7) depuis/vers les processeurs périphériques (PPXL) via les connections semi permanentes. PPXX : Peripheral Processor: cette carte gère le traitement de la signalisation LAPD et SS7; Elle agit comme pcu (ppxu) dans le Shelf d'extension. TDPC : Telephony and Distributor Processor Circuit: cette carte gère les foncions de signalisation de la couche 2 (excepté le pré traitement des mesures géré par la BTS); gère également le traitement des applications relatives au control d'appel, la gestion des ressources radio et la gestion de la mobilité. MEMT : Memory of the tdcp : carte mémoire pour le tdcp. MPCC : Main Processor Control Circuit: cette carte gère le contrôle des connections entre le SNAP sur la base des messages du processeur du tdcp : gère également le trafic et les mesures de performance, responsable de la configuration du matériel, exécute le téléchargement du software. UBEX : Universal Bus ExtenderBoard : gère les bus de connexion, STLP : SuperiorTrunk Line PeripheralBoard : ce sont les interfaces MIC au niveau du BSC, IXLT : Interface to LMT/RC, PWRD : Power Distributor (Base Shelf) : distributeur d’energie, ESAM : Ethernet Switch and Alarm Module : carte qui gère les alarmes et sert de port de connexion.
  • 23. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 22 Figure 5 : BSC 120 de siemens Figure 6 : Combinaison eBSC/eTRAU rack Présentation de l’ eBSC Elle a l’avantage, par rapport aux autres BSC standard, en plus d’une très grande capacité de raccordement d’avoir au sein d’un même rack une combinaison BSC et TRAU, ce qui lui permet d’économiser les liaisons .Elle est constituée de 9+1 cartes LIET numérotées de 0 à 9. Chaque carte a une capacité de 16 *2E1 soit une capacité de 288 E1, avec un processeur de capacité égal à 10000 Erlang. Une des particularités majeur de ce BSC c’est que les couches d’adaptation ATM son prise en compte dans sa structure logique lui permettant ainsi de faire du TDMoIP (TDM over IP). Les caractéristiques de ces types de BSC sont représentées dans le tableau suivant :
  • 24. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 23 Capacité/BSC BSC Standard 72 BSC HC 120 eBSC TRX 500 900 2000 Cellule 250 400 1000 BTS 200 300 500 Trau 32 48 100 PCM line Abis 72 120 288 LAPD AbisAsub Up to 240 Up to 240 1300 GPRS Channels 1536 3072 8500 SSL7 8 16 8*16@64 kbits/s Processing capacity 10000 Erlang Tableau 2 : Caractéristiques des trois variantes de BSC BSC TYPE BSC Licence capacité achetée Licence capacité utilisée BTSM Cellule utilise Trau PCM(B+S+G+H) 1 120 534 534 32 210 26 81 2 72 466 459 26 145 20 52 3 120 527 525 39 207 17 65 4 120 0 222 24 90 5 120 478 470 29 168 19 71 6 120 365 350 33 89 5 38 7 120 517 515 64 201 18 69 8 72 416 408 51 132 18 52 9 120 363 354 58 171 9 47 10 120 549 546 42 160 21 62 11 120 387 372 42 113 22 48 12 120 401 398 26 123 10 41 13 120 543 537 29 168 28 76 14 120 570 582 43 153 16 78 15 72 274 270 42 119 9 38 19 eBsc2 2000 565 39 228 24 39 21 eBsc5 Total 7390 6885 Tableau 3: Capacité des BSC du réseau GSM de Tigo en termes de TRX Le Tableau ci-dessus met en exergue l’utilisation des paramètres choisis dans les différents BSC du réseau de Sentel GSM. L’analyse du tableau nous révèle qu’en considérant l’ensemble des paramètres d’études utilises, nous pouvons affirmes qu’actuellement les BSC peuvent encore être équipé et peuvent gérer le trafic additionnel. I.6.3 Présentation de l’architecture NSS de Tigo Voici l’architecture en tant que tel du réseau NSS deTigo avec principalement 3 MSC dont 2 font du transit vers Sonatel et Sudatel.
  • 25. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 24 Figure 7: architecture du sous-système NSS de Tigo I.6.4 Infrastructure de l’architecture GPRS du réseau de Tigo La mise en place d'un réseau GSM représente un investissement considérable. A l'heure actuelle les réseaux GSM ne cessent d'évoluer afin d'assurer une qualité de couverture toujours plus importante. La couverture du réseau est assurée par la multiplication des ensembles BTS – BSC. Nous constaterons par la suite que le réseau GSM est une base pour la mise en place des réseaux GPRS et UMTS, même si pour le réseau UMTS au-delà du coût élevé d'achat des licences, nous verrons que l'ensemble BTS – BSC – MSC devra être progressivement changé ou modifié à la base. Rappelons ici, qu'une BTS couvre environ 500m de zone en ville et 10km de zone en campagne. Cela donne un aperçu du coût et du temps nécessaires pour la mise en place de la simple architecture technique du mode UMTS. Les éléments du réseau GSM qui seront utiles pour les réseaux GPRS et UMTS Le nœud de service: le SGSN. Le nœud de passerelle : le GGSN. Une troisième entité le BG joue un rôle supplémentaire de sécurité. Le réseau GPRS a été mise en place en 2005 à Tigo, il vient ajouter un certain nombre de « modules » sans changer
  • 26. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 25 le réseau existant de base. Ainsi sont conservés l'ensemble des modules de l'architecture GSM, nous verrons par ailleurs que certains modules GSM seront utilises pour le fonctionnement du réseau GPRS. La mise en place d'un réseau GPRS va permettre à un opérateur de proposer de nouveaux services de type "Data" ses clients. Le GPRS est en mode paquets. I.6.4.1 Présentation des équipements GPRS Le nœud de service (SGSN) Le nœud de service dénommé SGSN (Serving GPRS Support Node) est relie au BSS du réseau GSM. Le SGSN est en connexion avec l'ensemble des éléments qui assurent et gèrent les transmissions radio : BTS, BSC, HLR. Le SGSN joue un rôle de routeur, il gère les terminaux GPRS présents dans une zone donnée. Le SGSN est le Contrôleur des terminaux GPRS présents dans sa zone de surveillance. Le SGSN communique directement avec la BSS sur l’interface Gb. De même, il est connecté HLR (interface Gr) qui lui donne les informations sur les abonnés. Le nœud Passerelle (GGSN) Le nœud de passerelle GPRS dénommé GGSN (Gateway GPRS Support Node) est relié à un ou plusieurs réseaux de données (Internet, autre réseau GPRS). Le GGSN est un routeur qui permet de gérer les transmissions de paquets de données : - Les paquets entrants d'un réseau externe, achemines vers le SGSN du destinataire. - Les paquets sortants vers un réseau externe, émanant d'un destinataire interne au réseau. Le module BG pour la sécurité Les recommandations introduisent le concept de BG (Border Gateway) qui permettent de connecter les réseaux GPRS via un réseau fédérateur et qui assurent les fonctions de sécurité pour la connexion entre ces réseaux. Le Routeur IP L'opérateur peut choisir de gérer et d'administrer ses propres routeurs IP afin d'ouvrir le réseau GPRS vers les réseaux de données externes.
  • 27. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 26 Le module PCU sur le BSC du module CCU sur la BTS La mise en place d'un réseau GPRS, ne nécessite pas de couvrir le territoire avec de nouvelles antennes puisque l'architecture GSM est réutilisée. Néanmoins, des modifications sont apportées en ajoutant des composants sur les structures de couverture du réseau GSM. Sur les antennes les BTS est ajouté un module CCU (Channel Codec Unit). Cette entité permet de gérer les envois d'informations vers le module SGSN. La norme GPRS introduit également un équipement appelé PCU (Packet Control Unit) généralement situe sur les BTS, les BSC ou le SGSN. Le PCU a pour fonction de gérer l'échéancier de transmission et l'acquittement des blocs sur les canaux de données .L'usage attendu par le réseau GPRS est la possibilité de consulter de manière interactive des serveurs. Cela nécessite donc un débit plus important sur la voie descendante que sur la voie montante. On parle de mobile multi slot : le terminal doit être en mesure de recevoir ou de transmettre des informations sur plusieurs intervalles de temps. Le coût engendré par ces contraintes techniques amène l'opérateur à proposer à ses abonnés des terminaux plus onéreux. L'opérateur propose généralement un terminal GSM – GPRS capable de gérer les communications Voix et Data à des débits acceptables. La carte SIM La carte SIM utilisée pour l'accès au réseau GPRS est une carte SIM similaire à celle requise pour accéder au réseau GSM classique. Quelques fichiers sont simplement ajoutes lors de la phase de personnalisation chez le fabricant de cartes. I.6.4.2 Présentation de l’architecture GPRS de Tigo L'ensemble des éléments GSM et GPRS est associe pour fournir un service GPRS. Deux protocoles sont alors utilises: • Le traditionnel protocole IP qui assure une ouverture vers les terminaux fixes extérieurs au réseau. • Le protocole SS7 (Signal Sémaphore №7) qui est un protocole interne au réseau GPRS. La connexion entre le BSS et le SGSN (Serving GPRS Support Node) a lieu avec le protocole NS (Network Service) en couche 2 et le protocole BSSGP (Base Station Subsystem GPRS Protocol) en couche 3. La connexion entre le SGSN (Serving GPRS Support Node) et le GGSN (Gateway GPRS Support Node) utilise le protocole IP. Les connexions en couche 4 se font avec le protocole
  • 28. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 27 LLC (Logical Link Control) entre la MS et le SGSN, et avec l'UDP entre le SGSN et le GGSN.Au-dessus des couches 4 se trouvent deux autres protocoles : SNDCP (en Sub Network Dependent Converge Protocol) entre la MS et le SGSN, et GTP (en GPRS Tunnelling Protocol) entre le SGSN et le GGSN . Finalement une connexion TCP/IP peut avoir lieu entre la MS et un serveur distant .Ci-dessous l’architecture du réseau Gprs de Tigo. Figure 8 : Architecture du réseau GPRS de Tigo I.6.4.3 Evolution du réseau GPRS vers la technologie EDGE Le débit du GPRS offert devient insuffisant lorsque le volume des informations augmente, ce qui est arrivé en mars 2006 sur le réseau de TIGO. Alors l’unique alternative été l’augmentation de la bande passante cote utilisateur, alors il fallait rapidement évoluer vers une solution de haut débit nommée EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution). Cette technologie adopte une nouvelle modulation permettant d’atteindre des débits plus élevés tout en utilisant le spectre radio GSM existant des opérateurs. Bien que avec des débits limités par rapport à la technologie UMTS qui le suivent, l’EDGE a la capacité d’offrir presque tous les services 3G. il constitue donc une solution de passage intéressante si nous voulions offrir des services 3G à partir des ressources spectrale déjà existantes du 2G et 2,5G. La technologie EDGE peut théoriquement atteindre un débit maximal de 473kbit/s. pratiquement, le débit
  • 29. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 28 (maximum) a été fixé au niveau du standard de la norme à 384 kbit/s par l’ITU (International Télécommunication Union). I.6.4.4 Présentation de l’architecture de la technologie EDGE EDGE est l’évolution de la norme GSM et du système TDMA. Il peut être introduit avec le déploiement d’une infrastructure basé sur la commutation de paquets: Le GPRS est une infrastructure basé sur la commutation de circuit. EDGE est une extension du réseau GPRS ou seule le sous système radio est sensiblement modifié. La figure représente l’architecture EDGE .La mise à jour nécessaire pour le déploiement de l’EDGE nécessite :  La mise à niveau logicielle de la BSC et de la BTS  L’ajout d’un émetteur-récepteur au niveau de la BTS capable de supporter la modulation EDGE (module EPCU au niveau des BTS)  L’utilisation des terminales mobiles compatible avec EDGE Figure 9 : Architecture de la technologie EDGE I.7 Les techniques de modulation et de codage utilisées I.7.1 Les techniques de modulation utilisées Dans le GSM le codage s’effectue de manière simple : on utilise deux signaux qui correspondent à un 1 soit à un 0. Un signal radio transporte donc 1 bit (modulation GMSK : Gaussian Multiple Shift Keying). La principale nouveauté dans tout cela, est l’allocation dynamique de canal ; ce qui a permis d’autorise des transferts à débit variable.  le même time slot pourra être partagé par plusieurs utilisateurs lors des périodes  chargées plusieurs time slots à un seul utilisateur (maximum 8) et atteinte de hauts débits.
  • 30. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 29 Le GPRS et l’EDGE utilise AMRT pour l’allocation de ressources sur l’interface air avec une intervalle de sécurité en réserve. Ceci permettant à divers utilisateurs de ce partager la même chaîne de fréquence : le système de gestion d’accès aux données se fera soit en en mode FIFO en uplink et ALOHA en downlink . Dans EDGE le codage utilise une modulation de phase permettant de transporter 3 bits par signal, la modulation 8PSK (8 phases shift keying), le débit est alors multiplié par 3 par rapport au GPRS. Cependant, la contrepartie est que la distance entre symbole est moindre qu’avec le GPRS, le risque d’interférence inter-symbole s’en trouve accru. Si les conditions de réception sont bonnes, cela ne posera pas de problème mais dans le cas contraire il y aura des erreurs. Des bits supplémentaires seront utilisés pour ajouter plus de codes de correction d’erreurs afin de recouvrer les données. I.7.2 Les types de codages utilisés Le débit maximal instantané en Half rate pour le GSM est de 9.6 Kbit/s tandis que celui annonce pour le GPRS est de 171.2 Kbit/s avec une capacité par time slot ne dépassant pas 21.4 kbit/s même s'il est limite a 48 Kbit/s en mode descendant (Limite actuelle des terminaux GPRS).La mise en place d'un réseau GPRS permet à un opérateur de proposer de nouveaux services de type Data avec un débit de données 5 à 10 fois supérieur au débit maximum théorique d'un réseau GSM. Pour le cas de l’EDGE, la capacité d’un time slot peut atteindre 59.2 kbit/s. Les canaux UL et DL sont réservés séparément tout dépend du schéma de codage utilisée. La technologie GPRS possède 4 schémas de codages (CS1 à CS4) tandis qu’avec la technologie EDGE avec 9 schémas possibles désignés (MCS1 à MCS9). Par ailleurs, les 4 premiers schémas de modulations utilisent la modulation GMSK (Gaussien Minimum Shift Keying) à deux (2) états utilisé par le GPRS alors que les 5 derniers schémas utilisent la modulation 8-PSK. Figure 10 : modulation 8-PSK
  • 31. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 30 Figure 11: modulation GMSK Le débit est très différent selon le schéma de codage. Plus un format de codage est résistant aux interférences plus son débit instantané est faible. Code 1 slot 8 slots CS1 9.05 kb/s 72.4 kb/s CS2 13.6 kb/s 108.8 kb/s CS3 15.7 kb/s 125.6 kb/s CS4 21.4 kb/s 171.2 kb/s Tableau 4 : Schéma de codage GPRS Tableau 5: Schéma de codage EDGE A l'heure actuelle les réseaux GSM ne cessent d'évoluer afin d'assurer une qualité de couverture toujours plus importante. La couverture du réseau est assurée par la multiplication des ensembles BTS et BSC et n’offre pas un débit assez convenable pour les services paquets. Tandis que le GPRS et l’EDGE peuvent finalement être vu comme des réseaux de données à part entière qui disposent d'un accès radio tout en réutilisant une partie du réseau GSM. Pour un opérateur historique, il peut être une base pour la mise en place des réseaux futur, même si pour les réseaux futurs au-delà du coût élevé d'achat des licences, nous verrons que l’ensemble BTS, BSC, MSC devront être changés, modifiés où cohabites pour une parfaite symbiose. Schéma Taux de codage Famille 1 slots MSC-1 0.53 A GMSK 8.8 kbps MSC-2 0.66 B GMSK 11.2 kbps MSC-3 0.8 A GMSK 14.8/13.6 kbps MSC-4 1 C GMSK 17.6 kbps MSC-5 0.37 B 8PSK 22.4 kbps MSC-6 0.49 A 8PSK 29.6/27.1 kbps MSC-7 0.76 B 8PSK 44.8 kbps MSC-8 0.92 A 8PSK 54.4 kbps MSC-9 1 A 8PSK 59.2 kbps
  • 32. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 31 Chapitre II : Démonstration de la justesse de la migration II.1 Démonstration de la justesse de la migration Dans certaines parties du monde, le trafic de données prend rapidement le pas sur le trafic vocal et la tendance est suivi d’une augmentation en bande passante pour les données, tandis que la voix peut se satisfaire d’une bande passante de 9,6 kbit/s, voire moindre. Les opérateurs possédant les deux types de réseaux (réseau voix et réseau de données) utilisent cet argument pour commencer à les unifier. Il est clair d’après les limites du réseau TDM (Time Division Multiplexing) que le réseau de données survivra alors que le réseau TDM quittera la scène. Facteur non moins important : le nouveau besoin chez les usagers d’une variété encore plus grande d’applications et de services sophistiqués (Push-to-talk, conférence audio et vidéo, messagerie unifiée, chat) dont la plupart n’étaient même pas envisagés lors de la conception des réseaux actuels. Pour les opérateurs tel que Tigo , l’accès et le transport n’est plus assez lucratifs et permettre de rester compétitif, il lui faudra donc offrir aux usagers toute une gamme de services utiles, faciles à utiliser et rémunérateurs. Par conséquent, les NGN seront axés sur les services, et fourniront tous les moyens nécessaires pour en offrir de nouveaux et adapter les existants pour augmenter les recettes. Les opérateurs entrants et historiques au Sénégal et partout dans le monde tel que Sonatel ont choisi d’investir dans une solution NGN et d’emblée NGN tel que Sudatel. Pour un opérateur établi, l’important est de définir les conditions de migration de leur réseau téléphonique mobile de commuté actuel vers le NGN de type multimédia. II.2 Problématiques lies aux réseaux NGN Multimédia • Le développement d’architecture sera progressif et peut générer des substantielles dépenses d’OPEX et le réseau NGN téléphonie et GSM doivent impérativement exister au sein de l’architecture. • Dans le cas de l’IMS il doit forcément y avoir sur sa partie sur sa partie radio une technologie de réseaux d’accès mobile de troisième génération, offrant ainsi ; la possibilité de véhiculer certains flux multimédias, a cela y rajoute le problème de la licence 3G qu’il faudrait acheter à l’état. • Les impacts lies á la migration tel que celui lie à l’interconnexion et à la signalisation.
  • 33. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 32 • La qualité de service qui doit être perçue par l’utilisateur final devant être très bonne , celui de l’interconnexion avec les multiples transcodages grâce au jeu de protocole utilisé par les différents réseaux de l’operateur doivent être bien gère afin de ne pas altérer la qualité de service perçue . • Et enfin les performances dues à l’acheminement doivent correspondre à un minimum de pourcentage de perte. II.3 Avantages du NGN Multimédia Cette nouvelle topologie offre les avantages suivants : • Grâce au NGN multimédia, l’opérateur dispose d’un réseau multiservice permettant d’interfacer n’importe quel type d’accès (Boucle locale, PABX, Commutateur d’accès téléphonique, accès mobile GSM, UMTS, WIMAX, téléphone IP, Fixe etc.). • Augmentions des marges sur l’EBITDA grâce aux déploiements de nouveaux services • 35% de réduction de coûts d’OPEX concernant les déploiements sur les nouveaux services. • Aucune augmentation de dépenses relatives aux dépenses relatives aux CAPEX (Ceci grâce à l’utilisation du standard SIP qui est basé sur les applications peer-to-peer ) . • Diminution de 35 % sur les temps de déploiement • Interopérabilité prouvée avec les commutateurs Fixe, Mobile et Réseaux de Câble • Incorporation de la VoIP et Continuité d'appel de Voix. [1] • Utilisation sur la partie transport l’IP ou l’ATM en ignorant les limites des réseaux TDM (Time Division Multiplexing) à 64 kbit/s. En effet le TDM perd son efficacité dès lors que l’on souhaite introduire des services asymétriques, sporadiques ou à débit binaire variable. • C’est une topologie ouverte qui peut transporter aussi bien les services téléphoniques que les services de multimédia (vidéo, données temps réel). Incorporation de la VoIP et Continuité d'appel de Voix. • Elle offre la possibilité de dissocier la partie support du réseau de la partie contrôlé, Ainsi, nous permettant d’évoluer séparément et brisant la structure de communication monolithique. En effet, la couche transport peut être modifiée sans impact sur les couches contrôle et application. Elle utilise des interfaces ouvertes entre tous les éléments, permettant à l’opérateur d’acheter les meilleurs produits pour chaque partie de son réseau. [1]
  • 34. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 33 Il permet dans un pays ou règne une farouche concurrence, où les services offertes par des opérateurs deviennent de plus en plus attrayantes et les moins chères du marché, se trouvant être les conséquences des possibilités offertes par ce type de technologie .Raisons qui font la nécessité de vouloir impérativement migrer ,si nous voulons maintenir notre part du marché vers cette solution qu’est le NGN multimédias. II.4 Les services offerts par les NGN multimédias Les NGN offrent les capacités, en termes d’infrastructure, de protocole et de gestion, de créer et de déployer de nouveaux services multimédia sur des réseaux en mode paquet. La grande diversité des services est due aux multiples possibilités offertes par les réseaux NGN en termes de :  Services de communication non temps-réel (Push To Talk, Présence, messagerie instantanée,…),  Services de communication pseudo temps-réel et temps réel (voix, vidéo, visiophonie, vidéo conférence,…) suivant une configuration client-serveur ou entre entités paires.  Mobilité des services / Mobilité de l’usager (Nomadisme).  D’ouverture de sessions et services simultanément sur la même connexion réseau.  L’IMS intègre de plus le concept de convergence de services supportés indifféremment par des réseaux de natures différentes : GSM, mobile ou Internet. Parmi ces services offerts nous pouvons citer : II.4.1 La voix sur IP La voix sur IP est un service directement lié à l’évolution vers les réseaux NGN. C’est une application qui est apparue depuis longtemps mais qui n’a pas encore eu le succès escompté, et cela pour différentes raisons :  La jeunesse des protocoles de signalisation (SIP, H.323, MEGACO) de voix sur IP et la gestion de la qualité de service qui commence seulement maintenant à être mature ne permettaient pas un déploiement de services téléphoniques sur IP.  Le seul fait de transporter la voix sur IP n’apporte pas de valeur ajoutée pour l’utilisateur final, par rapport au service de voix classique. Les services associés à la voix sur IP n’ont pas encore la maturité nécessaire pour pousser l’évolution vers ces nouveaux réseaux.
  • 35. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 34  La nécessité d’interconnecter les réseaux IP aux réseaux TDM/SS7 implique des coûts liés aux équipements d’interconnexion (passerelles) et le prix des terminaux (IP phones) annihile l’avantage financier apporté par le transport en IP.  Le coût des terminaux IP reste encore supérieur à celui des équipements classiques (pas encore d’économies d’échelle suffisantes).  Cependant l’évolution de la technologie et des protocoles et l’apparition de services associés au monde IP devraient permettre l’émergence de la voix sur IP. De plus, l’évolution des terminaux communicants multimédia est un argument supplémentaire à celle des réseaux téléphoniques vers la voix sur IP ; ainsi l’UMTS, dans la release 5, généralise le transport en IP au réseau voix. II.4.2 La diffusion de contenus multimédia La diffusion de contenu multimédia regroupe deux activités ; l’une focalisée sur la mise en forme des contenus multimédia, l’autre centrée sur l’agrégation de ces divers contenus via des portails. Les outils technologiques, tels que le multimédia streaming (gestion d’un flux multimédia en termes de bande passante et de synchronisation des données) et le protocole multicast, doivent permettre de fournir un service de diffusion de contenu aux utilisateurs finaux. II.4.3 La messagerie unifiée Le service de messagerie unifiée est l’un des services les plus avancés : c’est le premier exemple de convergence et d’accès à l‘information à partir des différents moyens d’accès. Le principe est de centraliser tous les types de messages, vocaux (téléphoniques), écrits (email, SMS), multimédia sur un serveur ; ce dernier ayant la charge de fournir un accès aux messages adapté au type du terminal de l’utilisateur. Ainsi un email peut être traduit en message vocal par une passerelle « text-to-speech » ou inversement un message vocal sera traduit en mode texte.
  • 36. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 35 II.4.4 Le stockage de données L’augmentation de capacité des réseaux et la gestion des flux permettent de proposer des services de stockage de données, en tant que sauvegarde de données critiques sur des sites protégés, mais aussi en tant qu’accès « local » à un contenu (serveur « proxy » ou « cache »). En effet, les volumes de données évoluant de façon exponentielle, la nécessité d’offrir les services à partir des serveurs « locaux » semble indispensable. Cet aspect semble notamment indispensable pour les applications de télévision interactive et de vidéo on demand (VOD). II.4.5 La messagerie instantanée Cette application a déjà un grand succès auprès des internautes : elle permet de dialoguer en temps réel, à plusieurs, sur un terminal IP (généralement un PC) ayant accès à Internet via une interface texte. Cependant, il est nécessaire d’installer sur son terminal un logiciel propriétaire permettant de se connecter à un fournisseur d’accès ; il n’est alors possible de communiquer qu’avec les utilisateurs souscrivant au même service. L’évolution des réseaux devrait permettre la standardisation de cette application et la communication entre tous (ouverture du service) à partir de n’importe quel terminal. C’est l’évolution du service SMS, par l’apport de l’interactivité et du multimédia (MMS). II.4.6 Les services associés à la géolocalisation et a la vidéosurveillance La possibilité de localiser géographiquement les terminaux mobiles a été rapidement perçue comme une source de revenus supplémentaires. En effet, la géolocalisation permet de proposer aux utilisateurs finaux des services très ciblés à haute valeur ajoutée liés au contexte (exemple : horaire, climat) et au lieu. Actuellement aussi la vidéosurveillance connait une évolution incommensurable avec l’IPV6 il est possible d’affecter une adresse IP a ton camera, permettant ainsi à un l’utilisateur de joindre une caméra distante à partir de n'importe quel combiné 3G/UMTS/WCDMA et ceci n'importe quand et n'importe où. II.4.7 Les services associés à la vidéo sans fil La communication vidéo sera une partie intégrale des services offerts par le système des communications sans fil de la troisième génération. La vision courante inclut un petit dispositif portable qui permettra à l’utilisateur de communiquer n’importe où dans du monde avec n’importe qui avec une variété de formats (voix, données, image, et vidéo) de pratiquement n’importe quel endroit géographique.
  • 37. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 36 L’introduction de l’IMS (IP Multimédia Subsystem) dans les réseaux GSM et mobile représente un changement fondamental dans les réseaux de télécommunication de type voix. Les nouvelles capacités des réseaux et des terminaux, le mariage entre l ’Internet et la voix, le contenu et la mobilité donnent naissance à des nouveaux modèles de réseaux et surtout offrent un formidable potentiel pour développer de nouveaux services. Dans cet objectif, l’IMS est la solution idéale à nos problèmes. Le chapitre suivant portera sur les principes sur lesquels sont fondés les NGN, les types des réseaux NGN existants ainsi que les différents services réellement pertinents, qui sont des étapes nécessaires pour pouvoir comprendre les stratégies d'évolution des réseaux actuels GSMs ou mobiles vers une architecture en NGN multiservice II.5 Présentation du réseau NGN : NGN Multimédia II.5.1 Présentation des NGN Les NGN sont définis comme étant un réseau de transport en mode paquet permettant la convergence des réseaux Voix/données et GSM/Mobile; ils permettront de fournir des services multimédia accessibles depuis différents réseaux d’accès. Afin de s’adapter aux grandes tendances qui sont la recherche de souplesse d’évolution de réseau, la distribution de l’intelligence dans le réseau, et l’ouverture à des services tiers, les NGN sont basés sur une évolution progressive vers le « tout IP » et sont modélisés en 4 couches indépendantes dialoguant via des interfaces ouvertes et normalisées.
  • 38. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 37 Figure 12: Présentation de différentes couches dans le modèle NGN II.5.2 Types de réseaux NGN Il existe trois types de réseau NGN : NGN Class 4, NGN Class 5 et NGN Multimédia. Les NGN Class 4 et Class 5 sont des architectures de réseau offrant uniquement les services de téléphonie. Il s’agit donc de NGN téléphonie. Dans le GSM, un commutateur Class 4 est un centre de transit tel que les GMSC 1 et 2. Un commutateur Class 5 est un commutateur d’accès tel que le MSC 3. Le NGN Class 4 (respectivement NGN Class 5) émule donc le réseau mobile au niveau transit (respectivement au niveau accès) en transportant la voix sur un mode paquet. Le NGN Multimédia est une architecture offrant les services multimédia (messagerie vocale/vidéo, conférence audio/vidéo, Ring-back tone voix/vidéo) puisque l'usager a un terminal IP multimédia. Cette solution est plus intéressante que les précédentes puisqu’elle permet à l’opérateur d’innover en termes de services par rapport à une solution NGN téléphonie qui se cantonne à offrir des services de téléphonie pas très attrayant pour le consommateur et très limite. Le NGN Class 4 permet : Le remplacement des centres téléphoniques de transit (Switch Class 4 voir GMSC) permettent de gérer La croissance du trafic téléphonique
  • 39. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 38 Le NGN Class 5 permet : Le remplacement des centres téléphoniques d’accès (Switch Class 5 voir MSC) et garantit le transport de la voix directement sous IP sans avoir à déployer de passerelles VoIP pour la conversion TDM/IP comme c’est le cas dans une solution de NGN Class 4. Le Multimédia NGN permet d’offrir des services multimédia à des usagers disposant d’un accès large bande tel que EDGE/UMTS, WiFi/WiMax etc. II.5.3 Architecture NGN classique Les principales caractéristiques des réseaux NGN sont l’utilisation d’un unique réseau de transport en mode paquet (IP, ATM, MPLS) ainsi que la séparation des couches de transport des flux de paroles et de contrôle des communications, qui sont implémentées dans un même équipement pour un commutateur traditionnel. Ces grands principes et concernant les équipements actifs du cœur de réseau NGN se déclinent techniquement comme suit : Remplacement des commutateurs traditionnels par deux équipements distincts D’une part des serveurs de contrôle d’appel dits Softswitch ou Media Gateway Controller (correspondant schématiquement aux ressources processeur et mémoire des commutateurs voix traditionnels). D’autre part des équipements de médiation et de routage dits Media Gateway (correspondant schématiquement aux cartes d’interfaces et de signalisation et aux matrices de commutation des commutateurs voix traditionnels), qui s’appuient sur le réseau de transport mutualisé NGN. Apparition de nouveaux protocoles de contrôle d’appel et de signalisation entre ces équipements (de serveur à serveur, et de serveur à Media Gateway). La figure ci-dessous présente la structure physique d’un réseau NGN avec les différentes entités fonctionnelles, les principaux réseaux d’accès ainsi que les différents protocoles mis en œuvre.
  • 40. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 39 Figure 13: Architecture simplifiée des NGN Les équipements NGN offrent différents et protocole de signalisation : La 3GPP Release 4 a défini des spécification par rapport aux fonctions des différentes entités et interfaces pour le service mobile .Les principaux nouveaux interfaces sont les suivants : - Mc interface (MSC Server - MGW) - Nc interface (MSC Server – MSC Server ) - Nb interface (MGW – MGW) L’interface Nc décrit l'interface entre MSS et la Passerelle MMS sur le réseau. Entre deux réseau d’opérateur différent La signalisation de contrôle d'appel BICC CS-2 est supporté et exécutée à ce niveau. BICC CS-2 est supporté par ATM et IP .Au niveau de l’interface Nc si le réseau principal est basé sur le transport IP. L’interface Mc décrit l’interface entre le MSS et le MGW. Le protocole qui est utilisé pour le dialogue entre ces deux entités est le protocole de contrôle H.248 ou Megaco ou SIP. Le support de connexion qui sera utiles entre le MSS and MGW sera de l’Ethernet 100. Les Router/Switch pourrons être dans le même local ou non que l’entité MSS et MGW (utilisation dans ce cas d’ATM pour le transport) II.5.3.1 Les entités fonctionnelles du cœur de réseau II.5.3.1.1 La Media Gateway (MGW) La Media Gateway est située au niveau du transport des flux média entre le réseau GSM et les réseaux en mode paquet, ou entre le cœur de réseau NGN et les réseaux d’accès. Elle a pour rôle:
  • 41. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 40  Le codage et la mise en paquets du flux média reçu du réseau temporel synchrone classique GSM et vice-versa (conversion des circuits numériques classiques (64kb/s) en paquets de données) grâce au TGW (Trunking Gateway).  Le codage et la mise en paquets du flux média reçu du RNC et de la BSC (conversion de flux de trafic des systèmes d'accès à 2Mb/s en paquets) grâce aux AGW (Access Gateway)  La transmission, suivant les instructions du Media Gateway Controller, des flux média reçus de part et d'autre. II.5.3.1.2 La Signaling Gateway (SGW) La fonction Signalling Gateway a pour rôle de convertir la signalisation échangée entre le réseau NGN et le réseau externe interconnecté selon un format compréhensible par les équipements chargés de la traiter, mais sans l’interpréter (ce rôle étant dévolu au Media Gateway Controller). Notamment, elle assure l’adaptation de la signalisation par rapport au protocole de transport utilisé (exemple : adaptation TDM / IP). II.5.3.1.3 Le serveur d’appel ou Media Gateway Controller (MGC) ou Softswitch Dans un réseau NGN, c’est le MGC ou encore MSS qui possède « l'intelligence ». Il gère :  L’échange des messages de signalisation transmise de part et d'autre avec les passerelles de signalisation, et l’interprétation de cette signalisation.  Le traitement des appels : dialogue avec les terminaux H.323, SIP voire MGCP, communication avec les serveurs d’application pour la fourniture des services.  Le choix du MG de sortie selon l'adresse du destinataire, le type d'appel, la charge du réseau etc. ..  La réservation des ressources dans le MG et le contrôle des connexions internes au MG (commande des Media Gateway). II.5.4 Les familles de protocoles et interface d’un réseau NGN La convergence des réseaux voix/données ainsi que le fait d’utiliser un réseau en mode paquet pour transporter des flux multimédia, ayant des contraintes de « temps réel », a nécessité l’adaptation de la couche contrôle. En effet ces réseaux en mode paquet étaient généralement utilisés comme réseau de transport mais n’offraient pas de services permettant la gestion des appels et des communications multimédia. Cette évolution a conduit à l’apparition de nouveaux protocoles, principalement concernant la gestion des flux multimédia, au sein de la couche Contrôle.
  • 42. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 41 II.5.4.1 Les protocoles de contrôle d’appel Les protocoles de contrôle d’appel permettant l’établissement, généralement à l’initiative d’un utilisateur, d’une communication entre deux terminaux ou entre un terminal et un serveur ; les deux principaux protocoles sont H.323, norme de l’UIT et SIP, standard développé à l’IETF [2] et qui a été retenu dans le cadre du projet IMS.  Le protocole alternatif : SIP SIP (Session Initiation Protocol) est un protocole de contrôle qui peut établir, modifier et terminer des sessions multimédia, aussi bien des conférences que des appels téléphoniques sur des réseaux mode paquets. Il est sous forme de texte, tout comme http ou SMTP, et a pourrôle d’initier des sessions de communications interactives. Ces sessions peuvent inclure aussi bien de la voix, de la vidéo, des jeux interactifs... L'architecture de SIP est basée sur des relations client/serveur. Les principales composantes sont : Les terminaux sont des appareils pouvant émettre et recevoir de la signalisation SIP.  Le Redirect Server établit la correspondance entre l’adresse SIP du terminal appelé et la ou les adresses où il pourra effectivement être joignable.  Le Proxy Server remplit la même la fonction qu’un Redirect Server.  Le Registrer est essentiel dans tout réseau SIP ou l’on veut utiliser les services de localisation Figure 14 : Session Initiation Protocol (SIP)
  • 43. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 42  Les protocoles de commande de Media Gateway Les protocoles de commande de Media Gateway sont issus de la séparation entre les couches Transport et Contrôle et permet au Softswitch ou Media Gateway Controller de gérer les passerelles de transport ou Media Gateway. MGCP (Media Gateway Control Protocol) de l’IETF et H.248/MEGACO, développé conjointement par l’UIT et l’IETF, sont actuellement les protocoles prédominants mais H.248/MEGACO sera retenu dans le cadre du projet IMS.  Le protocole alternatif : MEGACO/H.248 Le groupe de travail MEGACO (MEdiaGAtewayCOntrol) a été constitué en 1998 pour compléter les travaux sur le protocole MGCP au sein de l’IETF. Depuis 1999, l’UIT et l’IETF travaillent conjointement sur le développement du protocole MEGACO/H.248 ; c’est un standard permettant la communication entre les Media Gateway Controller (MGC) et les Media Gateway (MG). Il est dérivé de MGCP et possède des améliorations par rapport à celui-ci :  Support de services multimédia et de vidéoconférence.  Possibilité d’utiliser UDP ou TCP.  Utilise le codage en mode texte ou binaire. Figure 15: protocole Megaco/H.248 II.5.4.2 Les protocoles de signalisation entre les serveurs de contrôle Les protocoles de signalisation entre les serveurs de contrôle (ou Media Gateway Controller) permettant la gestion du plan contrôle :  Au niveau du cœur de réseau avec des protocoles tels que BICC (Bearer Indépendant Call Control), SIP-T (SIP pour la téléphonie)  A l’interconnexion avec les réseaux de signalisation SS7, généralement via des passerelles de signalisation ou Signalling Gateway par l’utilisation de protocole tel que SIGTRAN. De plus, l’interconnexion de ces réseaux de données avec les réseaux Media Gateway Controller Media Gateway Controller Media Gateway Media Gateway BICC
  • 44. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 43 existants de téléphonie (TDM avec signalisation SS7) a nécessité le développement de protocoles dédiés à l’interconnexion des réseaux et au transport de la signalisation SS7 sur des réseaux en mode paquet. Mais le protocole SIP sera retenu dans le cadre du projet IMS. II.6 NGN Multimédia ou IMS (IP Multimédia Subsystem) L'IMS normalisé par le monde des télécommunications est une nouvelle architecture basée sur de nouveaux concepts, de nouvelles technologies, de nouveaux partenaires et un nouvel écosystème. L’idée d’architecture IMS a été suggérée afin de répondre au besoin de convergence des services multimédia entre réseaux mobiles et filaires et d’en faciliter les interfaçages. L’IMS doit s’insérer dans la réalisation des réseaux de nouvelle génération (NGN), ce qui n’est pas sans poser des interrogations sur son avenir. Différentes voies sont possibles .L’IMS est une partie structurée de l’architecture des réseaux de nouvelle génération (NGN) qui permet l’introduction progressive des applications voix et données multimédia dans les réseaux fixes et mobiles. L’IMS fait appel à IP et au protocole SIP (Session Initiation Protocol), créé par l’IETF avec des extensions qui sont introduites par le 3GPP et le groupe de travail TISPAN de l’ETSI. L’IMS implique également les entités de normalisation ATIS, 3GPP2, OASIS, FMCA, OSA/Parlay et l’UIT-T. L’IMS vise à assurer la compatibilité entre les réseaux mobiles 2G, 2G+, 3G, les réseaux à commutation de circuits RTPC/RNIS et Internet pour les services vocaux et multimédia.. L’IMS est également désigné sous le vocable de NGN Multimédia. Décembre 2005 -Publication de la première édition de la norme ETSI sur IMS [5]. II.7 Architecture IMS Dans sa release 5, le 3GPP définie pour la première fois, une architecture IMS qui permet une ouverture vers les plateformes de services. L’architecture IMS est constituée par un ensemble d’équipements et de protocoles dont les fonctions et les rôles se complètent. Les interfaces sur les différentes liaisons internes et externes à cette architecture font l’objet de spécifications. Le principe de l’IMS consiste d’une part à séparer nettement la couche transport de la couche des services et d’autre part à utiliser la couche transport pour des fonctions de contrôle, de signalisation et de qualité de service associée à l’application désirée. L’IMS met en place une plateforme unique se trouvant sur la couche application pour tous les services multimédia, capable d’offrir rapidement et simultanément ceux-ci sur les réseaux filaires et radio. Les couches de l’architecture NGN Multimédia sont présentées sur la Figure suivante.
  • 45. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 44 Figure 16 : Exemple d’architecture NGN Multimédia simplifié Figure 17 : Exemple d’architecture NGN Multimédia [3] Quatre couches ont été définies dans les réseaux NGN dont trois visible sur la première figure ci-dessus, et sont: • La couche radio Peut représenter tout accès haut débit tel que : UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network), CDMA2000 (technologie d’accès large bande utilisée dans le réseaux mobiles de Sudatel par exemple Wireless IP, Wifi, etc.
  • 46. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 45 • La couche transport: La couche de transport est responsable de l'abstraction de la réalité des réseaux d'accès (filaire, de paquets radio) de l'architecture NGN. Par essence, cette couche joue le rôle de point d'intersection entre les couches d'accès et le réseau IP au-dessus d'elle. Elle est responsable de l’initialisation des paramètres d’accès au réseau IP (affectation de l'adresse IP et de la passerelle par défaut via DHCP). • La couche signalisation L’IMS joue le rôle de couche logique intermédiaire entre, d’un côté, les terminaux et les réseaux d'accès et de transport orientés IP et, de l’autre, les services applicatifs de télécoms (voix sur IP, push-to-talk, messagerie instantanée). Elle met en œuvre certaines fonctions techniques (mécanismes de contrôle et signalisation) entre différents équipements au cœur d’un réseau d’opérateurs, en recourant au protocole de signalisation SIP (Session Initiation Protocol) standardisé par l’IETF (l’organe de normalisation technique d’internet). Indépendant de la nature des données transportées, SIP apporte en outre la détection de la présence de l’abonné, que connaissent bien les utilisateurs de messagerie instantanée sur Internet. • La couche service Il y a trois plateformes de services standardisées : (1) SIP application server, (2) Open Service Access Service Capability Server (OSA SCS) et (3) l’IP Multimédia Service Switching Function (IM-SSF). Les services offerts par ces plateformes sont des services à valeurs ajoutées (value-added services VAS) ou des services spécifiques à l’operateur. Le S-CSCF utilise la même interface, l’interface IMS Service Control (ISC)ou (I-CSCF),pour interfacer avec toutes ces plateformes. Le protocole de signalisation à travers cette interface est SIP. L’OSA SCS et L’IM-SSF ne sont pas des serveurs d’applications proprement dit. Ce sont plus des passerelles (Gateways) d’accès aux autres environnements de services. L’OSA SCS et l’IM SSF interface respectivement avec l’OSA application server et le CAMEL Service Environnent (CSE). Du point de vue du S-CSCF, cependant, ils présentent tous le même comportement de l’interface ISC. Les services sont brièvement décrits ci-dessous:
  • 47. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 46 Figure 18: Les couches de services IMS L’architecture IMS peut être résumée très sommairement de la façon suivante : - L’utilisateur est identifié par le réseau de deux façons, une identité publique (SIM ou USIM) liée à son adresse Internet ou à son numéro de téléphone et une identité privée (ISIM) qui n’est pas utilisée pour le routage, ces deux identités étant enregistrées sur la même carte (UICC). A l’identité publique est associé un profil de service et d’abonnement, qui est mémorisé dans la base de données du réseau (serveur d’applications), appelée HSS (ou UPSF). L’IMS autorise ou non l’accès à une ressource de réseau ou à une application selon le profil de l’abonné. [6] - L’intelligence active de l’IMS est concentrée dans un serveur d’appel constitué d’un trio d’équipements logiques appelés « CSCF » (Call Session Control Function ou Call State Control Function). On distingue : le « I-CSCF » (Interrogating), qui est le point d’aiguillage intermédiaire pour l’initialisation des connexions, et qui, via le DNS, fournit la destination recherchée pour les requêtes orientées vers les multiples SCSCF des réseaux. Le « S-CSCF » (Serving) Prend en charge le contrôle de la session SIP. Il maintient un état de session afin de pouvoir invoquer les services demandés «serving in charge». Dans un réseau d'opérateur, différents S-CSCF peuvent présenter des fonctionnalités différentes .Les fonctions réalisées par le S-CSCF pendant une session comprennent :  L'émulation de la fonction Registrar puisqu'il accepte les méthodes SIP d'enregistrement et met à jour le HSS.  L'émulation de la fonction Proxy server puisqu'il accepte les méthodes SIP et les achemine.
  • 48. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 47  L'émulation de la fonction User Agent puisqu'il peut terminer des méthodes SIP par exemple lorsqu'il exécute des services complémentaires.  L'interaction avec des serveurs d'application après avoir analysé les critères de déclenchement des services correspondants.  La génération de CDRs. Le «P-CSCF» (Proxy) sert d’extension logique vers le réseau de l’abonné ou vers le réseau visité et sert au contrôle le réseau d’accès. Il assure les fonctions de liaison aux réseaux de paquets et au PDF visites (pour la recherche de profils de l’usager). Dans la cinquième version de la norme TISPAN, le PDF est séparé de l’ICSCF afin de permettre l’ouverture de nouvelles applications liées à la qualité de service hors IMS. Cette interface P-CSCF existera dans tous les réseaux NGN, fixes ou mobiles. En fixe, il sert à la voix sur IP et en réseau mobile, il est utilisé pour toutes les connexions. Deux des CSCF (le I et le S) sont connectés à la base de données du réseau (HSS/UPSP) afin de recevoir les informations nécessaires aux autorisations de connexion. Le ICSCF est relié aussi aux ICSCF de réseaux voisins afin d’assurer les communications sortantes ou entrantes au réseau considéré, en particulier celles qui sont destinées au commutateur classique (GSM/RTPC). Le trio d’équipements de signalisation CSCF et les informations du HSS ouvrent l’accès aux serveurs d’application SIP, OSA et CAMEL. Les données relatives à l’abonné (identité, droits et état de la session) sont enregistrées dans le HSS (correspond à peu près au HLR des réseaux mobiles), à partir duquel on ouvre les tickets de tarification à l’aide du protocole Diameter, basé sur IP. Le HSS assure ainsi trois fonctions de sécurité : Authentification, Autorisation et Comptabilité, essentielles à l’IMS. SIP Application Server (AS):En plus du control de session, un serveur SIP peut également fournir différents services à valeurs ajoutées. Un AS SIP permet au CSCF d'utiliser des services basés sur SIP et d'interagir avec d’autres serveurs d'application SIP sans composants supplémentaires. CAMEL Service Environnent (CSE):Le CSE fournit des services hérités des réseaux intelligents (Intelligents Networks IN). Il permet aux opérateurs d’agir sur les infrastructures IMS existantes pour introduire les services hérités des réseaux 2G. Comme indiqué précédemment, le S-CSCF interagit avec le CSE par l’intermédiaire
  • 49. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 48 de l'IM-SSF. L’IM-SSF introduit les fonctionnalités CAMEL et interfaces avec le CSE par l’interface CAP (CAMEL Application Part). OSA Application Server: Ces applications peuvent être développées par des tiers qui ne sont pas propriétaires de l’infrastructure réseau. Le serveur d'application OSA fournit un cadre standard pour des tiers leur permettant d’avoir un accès sécurisé à l’IMS. L'architecture de référence OSA définit un OSA Application Server qui sert d’environnement d'exécution pour des applications tierces. Le serveur d'application OSA interfaces avec les CSCF à travers l'OSA SCS par l'interface OSA API (Application Programming Interface). Terminal IMS Il s’agit d’une application sur un équipement de l’usager qui émet et reçoit des requêtes SIP. Il se matérialise par un logiciel installé sur un PC, sur un téléphone IP ou sur une station mobile UMTS (UE, User Equipment). Avant de pouvoir utiliser les services du domaine IMS, tels qu'établir une session multimédia ou recevoir une demande de session, un usager doit s'enregistrer au réseau. Que l'usager soit dans son réseau nominal ou dans un réseau visité, cette procédure fait intervenir un P-CSCF. Par ailleurs, tous les messages de signalisation émis par le terminal ou à destination du terminal sont relayés par le P-CSCF ; le terminal n'a jamais la connaissance des adresses des autres CSCFs (idem I-CSCF et S-CSCF). II.8 MGCF, IMS-MGW et T-SGW : Interfonctionnement avec le GSM et le RTC* L’IMS ne sera pas déployé par tous les opérateurs en même temps. Il est donc nécessaire de prévoir des passerelles entre les réseaux GSM/RTC et son réseau IMS. Ces passerelles de média (media gateways) sont contrôlées par des softswitchs. L’IMS identifie aussi le signaling gateway ceci en permettant de délivrer la signalisation ISUP du RTC/GSM au softswitch sur SIGTRAN (ceci dans le cas ou l’operateur ne souhaiterai pas d’une liaison sur IP sinon SIP). Le domaine IMS doit inter-fonctionner avec le GSMP afin de permettre aux utilisateurs IMS d'établir des appels avec le GSMP. L'architecture d'interfonctionnement présente un plan de contrôle (signalisation) et un plan d'usager (transport). Dans le plan usager, des passerelles (IMS-MGW, T-SGW, MGCF) sont requises afin de convertir des flux RTP en flux TDM ou ATM .Ces passerelles ne traitent que le média. Des entités sont responsables de créer, maintenir et libérer des connexions dans ces passerelles; il s'agit de contrôleurs de passerelles (MGCF, Media Gateway Control Function). Par ailleurs, ce même
  • 50. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 49 MGC termine la signalisation ISUP du côté GSM qu'il convertit en signalisation SIP qui est délivrée au domaine IMS. Dans le cas des interconnexions TDM, les messages ISUP provenant du GSM/RTC* d’un autre operateur, sont d'abord acheminés sur SS7 à une passerelle de signalisation (T-SGW, Trunking Signaling Gateway) qui les relaye au MGC sur un transport SIGTRAN. L'interfonctionnement entre le domaine IMS et le GSMP est donc assuré par trois entités : L'IMS-MGW (IP Multimédia Subsystem Media Gateway Function), MGCF (Media Gateway Control Function) et T-SGW (Trunking Signaling Gateway Function). II.8.1 L'IMS-MGW Reçoit un trafic de parole du GSMP ou RTCP et l'achemine sur un réseau IP. Le trafic audio est transporté sur RTP/UDP/IP  Supporte généralement des fonctions de conversion du média et de traitement du média (annulation d'écho, pont de conférence).  Est contrôlé par le MGCF à travers le protocole MEGACO/H.248. II.8.2 Le MGCF  Comme les entités CSCF, il n'appartient qu'au plan de contrôle et non au plan média.  Contrôle l'IMS-MGW afin d'établir, maintenir et libérer des connexions dans l'IMS- MGW. Une connexion correspond par exemple à une association entre une terminaison TDM ou ATM (terminaison du côté GSM) et une terminaison RTP/UDP/IP. Un transcodage de la parole doit aussi avoir lieu au niveau de l'lMS- MGW pour convertir la parole reçue et qui est encodée à l'aide du codec G.711, en parole encodée en utilisant le codec AMR (UMTS) si le terminal IMS est un mobile UMTS.  Assure la conversion des messages ISUP (Signalisation GSM) en des messages SIP Signalisation IMS).  Sélectionne le CSCF approprié afin de remettre la signalisation SIP qu'il génère, au sous-système IMS.
  • 51. Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 50 II.8.3 Le T-SGW  Assure la conversion du transport pour l'acheminement de la signalisation ISUP entre le commutateur téléphonique et le MGCF. La signalisation ISUP est échangée : • Sur SS7 entre le commutateur et le T-SGW. • Sur SIGTRAN entre le T-SGW et le MGCF. Par contre, n'analyse pas les messages d'application ISUP. La figure ci-dessous représente un appel initié par le GSMP et à destination d'un terminal dans le sous- système IMS. Le commutateur du GSM réserve un circuit de parole qu'il partage avec l'IMS-MGW et émet un message ISUP IAM sur un transport SS7 au T-SGW (Trunking Signaling Gateway). Le TSGW est responsable de la conversion du transport du message ISUP. Ce message est relayé à l'entité MGCF sur SIGTRAN. Le MGCF crée un contexte dans l'entité IMS-MGW en utilisant le protocole MEGACO/H.248. Ce contexte consiste en une association entre une terminaison TDM et une terminaison RTP. La terminaison TDM termine le circuit de parole que l'IMS-MGW partage avec le commutateur téléphonique. La terminaison RTP termine les canaux RTP entre l'IMS- MGW et le terminal IMS. L'IMS-MGW retourne une réponse à l'entité MGCF ; cette réponse contient un "local descriptor" qui correspond à la description SDP associée à sa terminaison RTP. L'entité MGCF génère une méthode SIP INVITE contenant la description SDP retournée par l'IMS-MGW. Cette méthode est envoyée au sous- système IMS qui se charge de la délivrer au terminal IMS appelé. Figure 19 : Interfonctionnement entre GSM notre réseau IMS Le chapitre suivant traitera des stratégies de migration que doivent adopter un opérateur historique mobile dans l’objectif de migrer vers les réseaux NGN multimédias.