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Exposé architecture

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Exposée portant sur le
TP de l’architecture et
fonctions des réseaux
Thème:
La technologie HSPA+
PLAN
 INTRODUCTION
I. DEFINITION
II. OBJECTIFS ET PRINCIPE DE LA TECHNOLOGIE
III. ARCHITECTURE
IV. LE DEBIT
V. SERVICES DE HSPA
VI. LES LIMITES DE LA TECHNOLOGIE HSPA+
VII. QUELQUES ASPECTS ET ELEMENTS POUR MIEUX APREHENDER LA
TECHNOLOGIE HSPA +
 Quelle différence y-a-t 'il entre H+, 3G+ et 3G ?
 Le HSPA+ est-il un nouveau réseau ?
 Quels sont les bénéfices du H+ / HSPA+ ?
 Comment profiter du H+ ?
 CONCLUSION
INTRODUCTION
Le réseau radio mobile de 3e génération UMTS a été ouvert en France fin 2004
avant d’être étendu au haut débit mobile en 2006 avec le HSDPA qui permet
d’accroître le débit radio dans le sens descendant (du réseau vers le terminal
mobile). En 2008, les trois opérateurs (Bouygues Telecom, Orange France et SFR)
ont achevé leur migration vers le HSUPA qui augmente le débit radio dans le sens
montant et forme, avec le HSDPA, le concept HSPA appartenant à la quatrième
version de la norme UMTS c’est-à-dire la Release 6. Cette dernière est
normalisée par l’organisme 3GPP et décrite dans le dossier « Réseaux cellulaires
– Évolutions du système UMTS ». Le HSPA+ (High Speed Packet Access+), parfois
nommée H+, 3G++, HSPAP ou 3G Dual Carrier 1, est une norme de téléphonie
mobile 3G de la famille UMTS ; c'est une évolution de la norme HSPA permettant
d'atteindre des débits théoriques crêtes de 21 Mbit/s par cellule radio en
téléchargement, soit 42 Mbit/s en « Dual Carrier » et théoriquement jusqu'à 84
Mbit/s en mode DC + MIMO 2×2. A la suite de notre travail nous verrons en détail
cette norme.
DEFINITION
Que signifie le sigle HSPA+ ?
Le sigle HSPA+ signifie High Speed Packet Access+ qui fait référence à une
nouvelle norme du 3GPP (release 7 et 8) permettant d'augmenter
significativement les débits en combinant plusieurs bandes de fréquences radios.
Il s'agit d'une évolution de la norme HSPA et plus généralement de la norme
UMTS. Elle permet, sur le réseau Orange France, d'obtenir des transferts à haut
débit allant théoriquement :jusqu'à 42Mbit/s sur le lien descendant (du réseau
vers le terminal), jusqu'à 5,8Mbit/s sur le lien montant (du terminal vers le
réseau). Cette évolution nécessite : une mise à jour des sites radio des
opérateurs et un terminal compatible.
Que signifie le sigle H+ ?
Il s'agit du terme commercial utilisé afin de simplifier la communication
autour de la technologie HSPA+. Il est utilisé conjointement avec la mise à
disposition d'une option dédiée au nouveau débit descendant de 42 Mbit/s
accessible en Dual Carrier (double attachement radio).
OBJECTIFS ET PRINCIPE DE LA TECHNOLOGIE
 LES OBJECTIFS
La technologie de HSPA répond à plusieurs objectifs relatifs à l'évolution des
réseaux d'UMTS.
C'est :
 Les ressources partagées
 La nouvelle modulation 16QAM
 L'adaptation rapide du réseau par radio
 Un nouveau mécanisme de la décharge des paquets
 L’affectation rapide des canaux
 PRINCIPES DE TECHNOLOGIE
A) HSDPA
L'ACCÈS de PAQUET de DOWNLINK à grande vitesse, également connu sous le
nom de HSDPA, est un protocole mobile de téléphonie visant à augmenter les
taux de transfert des données et de la capacité des réseaux de la troisième
génération (3G) par la pente du transfert des données à l'aide d'un téléphone
cellulaire.

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  • 1. Exposée portant sur le TP de l’architecture et fonctions des réseaux
  • 3. PLAN  INTRODUCTION I. DEFINITION II. OBJECTIFS ET PRINCIPE DE LA TECHNOLOGIE III. ARCHITECTURE IV. LE DEBIT V. SERVICES DE HSPA VI. LES LIMITES DE LA TECHNOLOGIE HSPA+ VII. QUELQUES ASPECTS ET ELEMENTS POUR MIEUX APREHENDER LA TECHNOLOGIE HSPA +  Quelle différence y-a-t 'il entre H+, 3G+ et 3G ?  Le HSPA+ est-il un nouveau réseau ?  Quels sont les bénéfices du H+ / HSPA+ ?  Comment profiter du H+ ?  CONCLUSION
  • 4. INTRODUCTION Le réseau radio mobile de 3e génération UMTS a été ouvert en France fin 2004 avant d’être étendu au haut débit mobile en 2006 avec le HSDPA qui permet d’accroître le débit radio dans le sens descendant (du réseau vers le terminal mobile). En 2008, les trois opérateurs (Bouygues Telecom, Orange France et SFR) ont achevé leur migration vers le HSUPA qui augmente le débit radio dans le sens montant et forme, avec le HSDPA, le concept HSPA appartenant à la quatrième version de la norme UMTS c’est-à-dire la Release 6. Cette dernière est normalisée par l’organisme 3GPP et décrite dans le dossier « Réseaux cellulaires – Évolutions du système UMTS ». Le HSPA+ (High Speed Packet Access+), parfois nommée H+, 3G++, HSPAP ou 3G Dual Carrier 1, est une norme de téléphonie mobile 3G de la famille UMTS ; c'est une évolution de la norme HSPA permettant d'atteindre des débits théoriques crêtes de 21 Mbit/s par cellule radio en téléchargement, soit 42 Mbit/s en « Dual Carrier » et théoriquement jusqu'à 84 Mbit/s en mode DC + MIMO 2×2. A la suite de notre travail nous verrons en détail cette norme.
  • 5. DEFINITION Que signifie le sigle HSPA+ ? Le sigle HSPA+ signifie High Speed Packet Access+ qui fait référence à une nouvelle norme du 3GPP (release 7 et 8) permettant d'augmenter significativement les débits en combinant plusieurs bandes de fréquences radios. Il s'agit d'une évolution de la norme HSPA et plus généralement de la norme UMTS. Elle permet, sur le réseau Orange France, d'obtenir des transferts à haut débit allant théoriquement :jusqu'à 42Mbit/s sur le lien descendant (du réseau vers le terminal), jusqu'à 5,8Mbit/s sur le lien montant (du terminal vers le réseau). Cette évolution nécessite : une mise à jour des sites radio des opérateurs et un terminal compatible. Que signifie le sigle H+ ? Il s'agit du terme commercial utilisé afin de simplifier la communication autour de la technologie HSPA+. Il est utilisé conjointement avec la mise à disposition d'une option dédiée au nouveau débit descendant de 42 Mbit/s accessible en Dual Carrier (double attachement radio).
  • 6. OBJECTIFS ET PRINCIPE DE LA TECHNOLOGIE  LES OBJECTIFS La technologie de HSPA répond à plusieurs objectifs relatifs à l'évolution des réseaux d'UMTS. C'est :  Les ressources partagées  La nouvelle modulation 16QAM  L'adaptation rapide du réseau par radio  Un nouveau mécanisme de la décharge des paquets  L’affectation rapide des canaux  PRINCIPES DE TECHNOLOGIE A) HSDPA L'ACCÈS de PAQUET de DOWNLINK à grande vitesse, également connu sous le nom de HSDPA, est un protocole mobile de téléphonie visant à augmenter les taux de transfert des données et de la capacité des réseaux de la troisième génération (3G) par la pente du transfert des données à l'aide d'un téléphone cellulaire.
  • 7. Le HSDPA 3,5G généralement appelé ou 3G+ (dénomination commerciale), offre des exécutions dix fois supérieures au 3G (version 99 d'UMTS). Le HSDPA est défini dans la norme 3GPP Rels de WCDMA.5, et basé sur la technologie de communication de WCDMA. Le Wcdma-fdd (WCDMA - Division duplex de fréquence) était destiné à un débit des données utiles de 384 kbit/s ou de 2 Mbit/ses jusqu'ici avec un procédé aux codes multiples. Si le morceau de débit ne change pas sur l'air d'interface (3.84 MChip/ses), les canaux de HSDPA peuvent transmettre dans plus, dans le lien de haut en bas, jusque à 14.4 Mbit/ses (théoriques). Parmi ces principes, nous pouvons avoir :  Raccourcissement et utilisation intelligents du TTI (la transmission chronomètre l'intervalle) de la mme. 10 à la mme. 2  Utilisation d'un type de modulation de niveau supérieure (16QAM).  Adaptation rapide et optimisé de la modulation, du codage des canaux et de la puissance dans le lien de haut en bas aux conditions actuels de la radio de canal (AMC).  Retour d'information permanente et rapide de la qualité de reçu dans la borne (CQI :Indication De Qualité De la Manche)  La distribution des blocs de transmission dans des processus parallèles a commandé indépendamment l'une partie de l'autre (demande automatique hybride de répétition ou HARQ).
  • 8. B) HSUPA L'accès à grande vitesse de paquet d'Uplink (HSUPA) est un protocole de la téléphonie mobile de la troisième génération (3G), de la famille UMTS, dont les caractéristiques ont été éditées par le 3GPP dans la "version 6" de l'UMTS standard (système mobile universel de télécommunications). HSUPA est un complément de HSDPA (accès à grande vitesse de paquet de Downlink) pour la manière ascendante. Ces principes sont:  La technique de l'émission de HARQ (demande automatique hybride de répétition).Quant à HSDPA, de HARQ algorithmes sont appliqués au niveau le plus bas dans le réseau, la borne et entre du les noeud B.,  Un intervalle de transmission de ITT(time) réduit de la mme. 2 à la différence de HSDPA, le TTI réduit de la mme. 2 est facultatif. Le TTI de la mme. 10 est la seule valeur obligatoire.
  • 10.  L'architecture centralisée (très probablement appliquée sur un réseau macro), ne fournit pas de gain sur les latences.  Les fonctions du RNC peuvent être intégrées dans le Node-B.  La solution « flat architecture », engendre des synergies en vue de l’introduction de l’EUTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) pour LTE.
  • 11.  Avec l'architecture plate, le HSPA+  permet des temps de latences inférieures, uniquement pour l’IP  cette architecture peut typiquement être utilisée pour remplacer un lien radio WiFi, selon le concept de 'Femto ‘. COUCHES :  Couche physique Le but principal de la couche physique est de permettre le contrôle d'accès moyen (IMPER) dans la couche à 2 et la commande de ressource par radio (RRC) dans la couche 3 d'utiliser le canal physique. Il relation à l'IMPER, il offre des canaux de transport (comment l'information est transférée sur l'interface par radio). Les layeris physiques commandés par RRC.
  • 12.  Couche De Lien Dans HSDPA, la couche de lien est composée de la commande de lien par radio (RLC) et le contrôle d'accès moyen (IMPER). Commande De Lien Par radio La couche secondaire de RLC est dans la commande de la segmentation de RLC SDUs dans de plus petites unités PDUs . Elle se compose des entités, celle peut être de trois types : Mode transparent (TM), quand BCCH ou PCCH sont tracés sur Hs-dsch dans FDD ou mode unacknowledged (UM) et mode reconnu (AM) dans le reste de cas. Les services fournis à la couche supérieure sont :  Segmentation et remontage  Concaténation  Remplissage  Chiffrage  Commande d'écoulement  Détection double  Correction d'erreurs
  • 13. LE DEBIT L’augmentation de débit par rapport à la norme UMTS HSPA (qui permet un débit de 14,4 Mbit/s pic en download) est obtenue en HSPA+ « release-8 » par trois moyens principaux qui sont :  L’utilisation (optionnelle) du codage « 64QAM » au lieu du 16QAM, dans les zones où le signal radio est de très bonne qualité.  L'utilisation simultanée de deux cellules radio « DC-HSPA+ » (Dual Cell HSPA+ ou Dual Carrier HSPA+), c'est-à-dire de deux bandes de fréquences UMTS adjacentes de 5 MHz utilisées pour une seule communication. C’est cette technique, associée au codage 64QAM, qui est proposée en France en 2011/2015 par les opérateurs annonçant du DC-HSPA+ à 42 Mb/s et qui est maintenant supportée par de nombreux fabricants de smartphones pour leurs produits « milieu et haut de gamme » (terminaux des catégories 23-24 et 27-30 des normes 3GPP TS 25.101 et 25.306).  Le MIMO 2×2 (utilisation simultanée de 2 antennes des côtés terminal et station de base). Les technologies MIMO et DC-HSPA sont mutuellement exclusives en 3GPP release-8 (elles ne peuvent pas être utilisées simultanément), d’où la limitation actuelle (2014) à un débit pic théorique descendant de 42 Mb/s pour la plupart des opérateurs mobiles. Dans les versions 9 et 10 (release-9 et 10) des normes 3GPP, 2 à 4 cellules radio de 5 MHz utilisant des bandes de fréquences non adjacentes pourraient être agrégées (à partir de la release 9 de la norme DC HSDPA).
  • 14. SERVICES DE HSPA Le nouveau réseau et les possibilités terminales présentées par HSPA en raison de l'amélioration du réseau d'UMTS l'up Link (HSUPA) et le down Link (HSDP) à provoquer des applications nouvelles et à stimuler de nouveaux modèles d'utilisation. Ces nouvelles applications et comportements entrent dans 3 catégories :  Introduction de nouvelles applications,  Amélioration des applications existantes,  Stimulation de nouveaux modèles d'utilisation.
  • 15. QUELQUES ASPECTS ET ELEMENTS POUR MIEUX APREHENDER LA TECHNOLOGIE HSPA + Pour mieux appréhender cette technologie nous avons répondre à certains question qui sont:  Quelle différence y-a-t 'il entre H+, 3G+ et 3G ?  Le HSPA+ est-il un nouveau réseau ?  Quels sont les bénéfices du H+ / HSPA+ ?  Comment profiter du H+ ?
  • 16. Quelle différence y-a-t 'il entre H+, 3G+ et 3G ? Ces 3 sigles commerciaux font références au même réseau d'accès UMTS. La 3G+ et le H+ sont des évolutions du réseau 3G qui permettent d'atteindre des débits biens plus important que les 384 kbit/s initialement supportés. Plus précisément, 3G+ est le nom commercial associé à la technologie HSPA (qui regroupe les technologies HSDPA et HSUPA apparue séquentiellement à partir de fin 2006) De la même façon, H+ est le nom commercial associé à la technologie HSPA+ proposée dans le réseau Orange France à partir du mois d'octobre 2011.
  • 17. Le HSPA+ est-il un nouveau réseau ? Non, HSDPA (à l'instar de ce qu'est EDGE par rapport au GPRS) est une évolution de la norme UMTS spécifiée par le 3GPP (à partir de la release 7). Il s'agit d'un upgrade du réseau UMTS (3G) existant : - Upgrade logiciel dans le node B et le RNC - Ajout éventuel de cartes réseau dans le node B pour augmenter la capacité réseau - Augmentation de la capacité de transmission. Aujourd'hui (mai 2012) plus de 50% de la population est éligible au réseau H+
  • 18. Quels sont les bénéfices du H+ / HSPA+ ? Cette technologie apporte 2 bénéfices majeurs :  Des débits améliorés allant jusqu'à 42 Mbit/s théorique en débit descendant et 5,8M Mbit/s théorique en débit montant dans les zones couvertes  Des temps de latence (aller uniquement) réduits à 45 ms. Ce temps de latence réduit accroît la fluidité des services comme le Web browsing et est une première étape vers un bon rendu des services temps réels. Pour rappel des temps de latence (temps de latence moyen pour un ping de 0 octet) des technologies actuelles :  GPRS : 640 ms  EDGE : 400 ms  UMTS : 245 ms  3G+ : 90 ms
  • 19. Comment profiter du H+ ? Pour profiter du dernier débit disponible à 42Mbit/s, il faut réunir 3 critères :  Avoir un terminal compatible (au 31/05/2012 : nouvel ipad, certaines clées 3G)  Etre sous couverture H+  Disposer de l'option H+ sur son abonnement (incluse dans certains forfaits)
  • 20. CONCLUSION La technologie HSPA+ apparaît comme une solution technologique réaliste, qui permet d’assurer la transition entre HSPA (High Speed Packet Access) et LTE (Long Term Evolution), en répondant au besoin grandissant de débit pour les paquets et sans pour autant impliquer de coûteux changements d’infrastructure. Les performances de HSPA+ doivent tendre vers celles de LTE. Il y a cependant deux différences majeures : pour HSPA+, la bande passante est limitée à 5 MHz (20 Mhz pour LTE) et le TTI est de 2 ms (1 ms pour LTE, avec possibilité d'utiliser un demi-TTI pour la transmission de petites quantités de données). Les conséquences de ces deux différences devraient être les suivantes : les débits maximum envisageables pour HSPA+ devraient être de 25 Mbps (100 Mbps pour LTE) sur la voie descendante et de 11,5 Mbps (50 Mbps pour LTE) sur voie montante. En outre, une cible de 10 ms pour le trajet UE (User Equipment) et RAN (Radio Access Network) semble plus réaliste (5 ms pour LTE).