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Projet de Fin d’Études
               Pour l’Obtention du Titre

Ingénieur des Systèmes, Réseaux et Télécoms
                       &
Master, Mesure et Traitement de l’Information


             Dimensionnement et
         planification d’un réseau LTE

       Soutenu par:                        Membres du jury:
          M. Ouassime AIT AHMAD              M. Olivier HABERT (UPV-M)
          M. Nabil MGUERAMAN                 M. Brahim KHADIRI (ANRT)
                                             M. Abdellatif EL FAKIR (Sup.MTI)
                                             M. Ahmed EL KHADIMI (Sup.MTI)

                                                                        1
Contexte   Présentation   Dimensionnent    Simulation du   Résultats des
                                                                           Conclusion
 général     du LTE        du réseau       déploiement     simulations




                                Plan
             Contexte général du projet

                      Présentation du système LTE

                            Dimensionnent du réseau LTE

                                       Simulation du déploiement

                                                Résultats des simulations

                                                           Conclusion

                                                                                 2
Contexte       Présentation   Dimensionnent   Simulation du   Résultats des
                                                                              Conclusion
 général         du LTE        du réseau      déploiement     simulations




                       Organisme d’accueil



                                     ANRT

                                     Mission

           Réglementation du secteur des postes et de télécommunications


                                                                                    3
Contexte         Présentation       Dimensionnent      Simulation du           Résultats des
                                                                                                  Conclusion
 général           du LTE             du réseau        déploiement             simulations




                    Organigramme de l’ANRT
                                             Direction générale

                                                                    Entité
                                   Mission de la                 Prospective et
                                  Réglementation                   Nouvelles
                                                                  Technologie




     Institut National des        Direction de la
           Postes et            Concurrence et suivi     Secrétariat général             Direction technique
     Télécommunication            des Operateurs




                                                                                                               4
Contexte          Présentation          Dimensionnent   Simulation du   Résultats des
                                                                                        Conclusion
 général            du LTE               du réseau      déploiement     simulations




                            Déroulement du projet


           Etude technique du LTE

           Familiarisation avec Atoll

             Dimensionnement et
                Planification

           Simulations et prédictions




                                                                                              5
Contexte   Présentation   Dimensionnent   Simulation du   Résultats des
                                                                          Conclusion
 général     du LTE        du réseau      déploiement     simulations




                      Objectifs du projet

                   Dimensionnement et planification du réseau LTE


                   Simulation et réalisation du réseau sous Atoll


                   Optimisation du réseau




                                                                                6
Contexte       Présentation    Dimensionnent    Simulation du   Résultats des
                                                                                Conclusion
 général         du LTE             du réseau   déploiement     simulations




                                Introduction
           Qu’est ce que LTE ?

                  LTE est une technologie mobile qui présente l’évolution de l’UMTS
                  après l’HSDPA/HSUPA, aussi appelé 3.9G ou la Super 3G

           Pourquoi LTE ?

                  Afin d’assurer la compétitivité et les promesses non encore
                  tenues de la 3G




                                                                                      7
Contexte          Présentation       Dimensionnent       Simulation du      Résultats des
                                                                                             Conclusion
 général            du LTE            du réseau          déploiement        simulations




                             Évolution vers la 4G
                                                                               14.4 Mbps
                                                                                              LTE

                                                                                HSDPA
                                                                                HSUPA       100/50 Mbps
                                                                 UMTS
                                                                                 5.7 Mbps

                                                  WCDMA          1.9 Mbps

                                       EDGE
                                                  384 Kbps

                         GPRS         250 Kbps
           9.6 Kbps
                       9 -170 Kbps
            GSM


                                                                                                     Temps
              1998        2001       2003         2004           2006           2009          2011
                                                                                                      8
Contexte        Présentation         Dimensionnent    Simulation du      Résultats des
                                                                                               Conclusion
 général          du LTE               du réseau      déploiement        simulations




                                   Objectifs du LTE
                                              Débits                    Latence réduite
                                          100Mbps/50Mbps
                                                                         RTT de 10ms
           Nouvelle architecture
           simplifiée du réseau



                                                                                  Efficacité spectrale
                                                                                       améliorée
       Interconnexion avec
        les autres réseaux
                3G
                                                                                 Mobilité allant
                                                                               jusqu’à 500 km/h

                                   QOS supportant      Bande passante
                                      la VoIP            modulable


                                                                                                         9
Contexte        Présentation     Dimensionnent       Simulation du        Résultats des
                                                                                          Conclusion
 général          du LTE           du réseau         déploiement          simulations




                   Changements principales
           Nouvelles technologies de retransmissions radio
                   OFDMA sur la liaison descendante (DL)
                   SC-FDMA sur la liaison montante (UL)
                   MIMO

           Nouvelle architecture réseau
                  Station de base enrichie en fonctionnalités (eNodeB)
                  Nouveau cœur réseau (Evolved Packet Core)

           Nouvelle architecture protocolaire radio
                  Réduction de la complexité
                  Suppression des canaux dédiés


                                                                                               10
Contexte        Présentation         Dimensionnent       Simulation du         Résultats des
                                                                                               Conclusion
 général          du LTE              du réseau          déploiement           simulations




                        Architecture du réseau
     L'architecture du réseau devient très simplifiée

           Deux types de nœud eNB et MME/GW
              le RNC de la 3G est éliminé et ses fonctionnalité sont
              désormais intégrées dans l’eNB


                       Avantages                                         EPC



     Distribution de la charge de traitement du RNC sur les eNBs

           Réduction de la latence
                                                                   E-UTRAN
              Les interfaces X2 permettent de limiter les pertes
              de paquets pendant intra E-UTRAN

                                                                                                    11
Contexte      Présentation        Dimensionnent          Simulation du   Résultats des
                                                                                         Conclusion
 général        du LTE              du réseau            déploiement     simulations




                        Les différents canaux
       Canaux Physiques
           Transportent les données utilisateur et les
           messages de contrôle


       Canaux de Transport
           Canaux de Transport: qui fournissent le
           transfert des informations au Medium Access
           Control (MAC) et aux couches supérieures


       Canaux Logiques
           Fournissent des services au niveau de la couche MAC
           Medium Access Control vers les couches supérieures au
           sein de la structure des protocoles du LTE

                                                                                              12
Contexte     Présentation     Dimensionnent       Simulation du         Résultats des
                                                                                          Conclusion
 général       du LTE           du réseau         déploiement           simulations



            Processus de dimensionnement
                                       Bilan de liaison                                  1-i
                                                                              CmpstBruit .SINRrequis
  MAPL(DL)=155.43 dBm
  MAPL(UL)=214 dBm                Pertes maximales du chemin


                                        Estimation de la                         ZoneDéploiement
                                          couverture                               ZoneCellule

                            Nombre de sites à déployer (se basant sur           6 Sites Tri-Sectoriels
                                        la couverture)
    TauxDonnéesGlobal
       CapacitéSite
                                         Évaluation de la
                                            capacité

                            Nombre de sites à déployer (se basant sur
                                                                                 8 Sites Tri-Sectoriels
                                 la couverture & la capacité)
                                                                                                 13
Contexte        Présentation    Dimensionnent   Simulation du      Résultats des
                                                                                   Conclusion
 général          du LTE         du réseau      déploiement        simulations




                               Scenario de travail
                                  Zones géographiques:
                                     Rabat & Salé

           Bande de Fréquence                                   Hauteur d’antenne : 32 m
           2.62 GHz - 2.64 GHz
                                          Atoll
     Gain d’antenne: 14.5 dbi                                    Système MIMO : 2Tx * 2 Rx


                  Modèle de propagation
                                                 Rayon de calcul : 15000 m
                    Akumura-HATA


                                                                                           14
Contexte     Présentation   Dimensionnent   Simulation du   Résultats des
                                             déploiement
                                                                            Conclusion
 général       du LTE          du réseau                    simulations




                     Zone géographique

       Calage de la carte



     Importation de la carte
      du Maroc sous Atoll


     Configuration de la
         projection


                                                                                 15
Contexte    Présentation   Dimensionnent   Simulation du   Résultats des
                                            déploiement
                                                                           Conclusion
 général      du LTE        du réseau                      simulations




                    Zone géographique
                                                            La rivière Bouregreg
   Coordonnées GPS des
     villes Rabat-Salé



   Sélection de la zone
       Rabat-Salé




                                                                                16
Contexte   Présentation   Dimensionnent   Simulation du   Résultats des
                                           déploiement
                                                                          Conclusion
 général     du LTE        du réseau                      simulations




                   Implémentation des sites

  Choix de l’emplacement
         des sites



    Configuration des
       antennes




                                                                               17
Contexte      Présentation      Dimensionnent       Simulation du   Résultats des
                                                     déploiement
                                                                                    Conclusion
 général        du LTE            du réseau                         simulations




                       Réalisation des prédictions
           Prédiction de couverture par niveau de signal

      Prédiction de couverture par portée de l’émetteur


           Prédiction des zones de recouvrement




                                                                                         18
Contexte    Présentation   Dimensionnent   Simulation du   Résultats des
                                            déploiement
                                                                           Conclusion
 général      du LTE        du réseau                      simulations




                    Prédictions après ajustement
           Élimination des zones couvertes
           par 4 serveurs

           Ajustement des zones non
           couvertes


           Élimination de quelque antennes
           presque inutiles




                                                                                19
Contexte          Présentation    Dimensionnent                Simulation du                         Résultats des
                                                                déploiement                          simulations
                                                                                                                                                           Conclusion
 général            du LTE            du réseau



                          Réalisation des prédictions
                 Comme on a évité les interférences inter-émetteurs ça nous a permit de
                 contourner à grande échèle le mécanisme du handover

                 Les points de la ville reçoivent un niveau de signal suffisant pour une
                 bonne réception

   %
            84%                                                     %
                                                                               38,9%
       84                                                               38,9
       80                                                               36,7
       76                                                               34,6
       72                                                               32,4
       68                                                               30,2
       64
       60                                                               28,1
       56
       52
                                                                        25,9
                                                                        23,8   -91dBm 22,1%
       48                                                               21,6
       44                                                               19,4
       40
       36
                                                                        17,3
                                                                        15,1                        -85dBm 16,1%
       32
       28                                                                 13   -85 dBm                                                                                 11,8%
       24
       20
                        14%                                             10,8
                                                                         8,6
                                                                                                                            -80dBm 9,6%
       16
       12                              1%                                6,5
                                                                         4,3
                                                                                                    -80 dBm                                    -75dBm                 -70dBm
        8
        4                                                                2,2                                                -75 dBm -70 dBm                           -65 dBm
        0                                                                  0
                                                                           -91
                                                                           -90
                                                                                 -89
                                                                                       -88
                                                                                       -87
                                                                                             -86
                                                                                                   -85
                                                                                                   -84
                                                                                                         -83
                                                                                                               -82
                                                                                                                     -81
                                                                                                                     -80
                                                                                                                           -79
                                                                                                                                 -78
                                                                                                                                 -77
                                                                                                                                       -76
                                                                                                                                             -75
                                                                                                                                             -74
                                                                                                                                                   -73
                                                                                                                                                         -72
                                                                                                                                                               -71
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                                                                                                                                                 qualité du (dBm)
                                                                                                                                                                             20
Contexte       Présentation    Dimensionnent    Simulation du   Résultats des
                                                                                  Conclusion
 général         du LTE          du réseau       déploiement    simulations




                                 Conclusion
    Objectifs atteints
           Familiarisation avec le logiciel Atoll, un outil puissant pour la simulation des
           réseaux cellulaires

           Déploiement de la nouvelle technologie LTE, dans les deux villes Rabat-Salé.




           Ce projet nous a donc permis de mettre en pratique nos connaissances
           acquises lors de notre formation en Ingénierie des Télécoms et du Master
           MTI, ainsi, nous avons pu nous familiariser avec l’outil Atoll et les différentes
           phases qui précédent le dimensionnement et la planification des réseaux
           cellulaires.
                                                                                        21
Contexte       Présentation   Dimensionnent    Simulation du   Résultats des
                                                                                 Conclusion
 général         du LTE         du réseau       déploiement    simulations




                                 Conclusion
    Perspectives
           Dernièrement la nouvelle technologie LTE Advenced ou la vrai 4G, a été
           déployée par un operateur japonais. Cette release offre des débits allants
           jusqu’à 1Gbps.

           Nous pouvons ajuster notre étude afin de migrer vers ce système, et
           simuler son déploiement sous atoll.

           Mais la question qui se pose est la suivante : Est ce que la LTE Advenced
           peut être adoptée par les operateurs, alors que son ‘’ancêtre‘’ la LTE à
           peine standardisée et n’a presque même pas vu le jour ?


                                                                                        22
Projet de Fin d’Études
               Pour l’Obtention du Titre

Ingénieur des Systèmes, Réseaux et Télécoms
                       &
Master, Mesure et Traitement de l’Information


             Dimensionnement et
         planification d’un réseau LTE

       Soutenu par:                        Membres du jury:
          M. Ouassime AIT AHMAD              M. Olivier HABERT (UPV-M)
          M. Nabil MGUERAMAN                 M. Brahim KHADIRI (ANRT)
                                             M. Abdellatif EL FAKIR (Sup.MTI)
                                             M. Ahmed EL KHADIMI (Sup.MTI)

                                                                       23

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Final show

  • 1. Projet de Fin d’Études Pour l’Obtention du Titre Ingénieur des Systèmes, Réseaux et Télécoms & Master, Mesure et Traitement de l’Information Dimensionnement et planification d’un réseau LTE Soutenu par: Membres du jury: M. Ouassime AIT AHMAD M. Olivier HABERT (UPV-M) M. Nabil MGUERAMAN M. Brahim KHADIRI (ANRT) M. Abdellatif EL FAKIR (Sup.MTI) M. Ahmed EL KHADIMI (Sup.MTI) 1
  • 2. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des Conclusion général du LTE du réseau déploiement simulations Plan Contexte général du projet Présentation du système LTE Dimensionnent du réseau LTE Simulation du déploiement Résultats des simulations Conclusion 2
  • 3. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des Conclusion général du LTE du réseau déploiement simulations Organisme d’accueil ANRT Mission Réglementation du secteur des postes et de télécommunications 3
  • 4. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des Conclusion général du LTE du réseau déploiement simulations Organigramme de l’ANRT Direction générale Entité Mission de la Prospective et Réglementation Nouvelles Technologie Institut National des Direction de la Postes et Concurrence et suivi Secrétariat général Direction technique Télécommunication des Operateurs 4
  • 5. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des Conclusion général du LTE du réseau déploiement simulations Déroulement du projet Etude technique du LTE Familiarisation avec Atoll Dimensionnement et Planification Simulations et prédictions 5
  • 6. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des Conclusion général du LTE du réseau déploiement simulations Objectifs du projet Dimensionnement et planification du réseau LTE Simulation et réalisation du réseau sous Atoll Optimisation du réseau 6
  • 7. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des Conclusion général du LTE du réseau déploiement simulations Introduction Qu’est ce que LTE ? LTE est une technologie mobile qui présente l’évolution de l’UMTS après l’HSDPA/HSUPA, aussi appelé 3.9G ou la Super 3G Pourquoi LTE ? Afin d’assurer la compétitivité et les promesses non encore tenues de la 3G 7
  • 8. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des Conclusion général du LTE du réseau déploiement simulations Évolution vers la 4G 14.4 Mbps LTE HSDPA HSUPA 100/50 Mbps UMTS 5.7 Mbps WCDMA 1.9 Mbps EDGE 384 Kbps GPRS 250 Kbps 9.6 Kbps 9 -170 Kbps GSM Temps 1998 2001 2003 2004 2006 2009 2011 8
  • 9. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des Conclusion général du LTE du réseau déploiement simulations Objectifs du LTE Débits Latence réduite 100Mbps/50Mbps RTT de 10ms Nouvelle architecture simplifiée du réseau Efficacité spectrale améliorée Interconnexion avec les autres réseaux 3G Mobilité allant jusqu’à 500 km/h QOS supportant Bande passante la VoIP modulable 9
  • 10. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des Conclusion général du LTE du réseau déploiement simulations Changements principales Nouvelles technologies de retransmissions radio  OFDMA sur la liaison descendante (DL)  SC-FDMA sur la liaison montante (UL)  MIMO Nouvelle architecture réseau Station de base enrichie en fonctionnalités (eNodeB) Nouveau cœur réseau (Evolved Packet Core) Nouvelle architecture protocolaire radio Réduction de la complexité Suppression des canaux dédiés 10
  • 11. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des Conclusion général du LTE du réseau déploiement simulations Architecture du réseau L'architecture du réseau devient très simplifiée Deux types de nœud eNB et MME/GW le RNC de la 3G est éliminé et ses fonctionnalité sont désormais intégrées dans l’eNB Avantages EPC Distribution de la charge de traitement du RNC sur les eNBs Réduction de la latence E-UTRAN Les interfaces X2 permettent de limiter les pertes de paquets pendant intra E-UTRAN 11
  • 12. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des Conclusion général du LTE du réseau déploiement simulations Les différents canaux Canaux Physiques Transportent les données utilisateur et les messages de contrôle Canaux de Transport Canaux de Transport: qui fournissent le transfert des informations au Medium Access Control (MAC) et aux couches supérieures Canaux Logiques Fournissent des services au niveau de la couche MAC Medium Access Control vers les couches supérieures au sein de la structure des protocoles du LTE 12
  • 13. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des Conclusion général du LTE du réseau déploiement simulations Processus de dimensionnement Bilan de liaison 1-i CmpstBruit .SINRrequis MAPL(DL)=155.43 dBm MAPL(UL)=214 dBm Pertes maximales du chemin Estimation de la ZoneDéploiement couverture ZoneCellule Nombre de sites à déployer (se basant sur 6 Sites Tri-Sectoriels la couverture) TauxDonnéesGlobal CapacitéSite Évaluation de la capacité Nombre de sites à déployer (se basant sur 8 Sites Tri-Sectoriels la couverture & la capacité) 13
  • 14. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des Conclusion général du LTE du réseau déploiement simulations Scenario de travail Zones géographiques: Rabat & Salé Bande de Fréquence Hauteur d’antenne : 32 m 2.62 GHz - 2.64 GHz Atoll Gain d’antenne: 14.5 dbi Système MIMO : 2Tx * 2 Rx Modèle de propagation Rayon de calcul : 15000 m Akumura-HATA 14
  • 15. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des déploiement Conclusion général du LTE du réseau simulations Zone géographique Calage de la carte Importation de la carte du Maroc sous Atoll Configuration de la projection 15
  • 16. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des déploiement Conclusion général du LTE du réseau simulations Zone géographique La rivière Bouregreg Coordonnées GPS des villes Rabat-Salé Sélection de la zone Rabat-Salé 16
  • 17. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des déploiement Conclusion général du LTE du réseau simulations Implémentation des sites Choix de l’emplacement des sites Configuration des antennes 17
  • 18. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des déploiement Conclusion général du LTE du réseau simulations Réalisation des prédictions Prédiction de couverture par niveau de signal Prédiction de couverture par portée de l’émetteur Prédiction des zones de recouvrement 18
  • 19. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des déploiement Conclusion général du LTE du réseau simulations Prédictions après ajustement Élimination des zones couvertes par 4 serveurs Ajustement des zones non couvertes Élimination de quelque antennes presque inutiles 19
  • 20. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des déploiement simulations Conclusion général du LTE du réseau Réalisation des prédictions Comme on a évité les interférences inter-émetteurs ça nous a permit de contourner à grande échèle le mécanisme du handover Les points de la ville reçoivent un niveau de signal suffisant pour une bonne réception % 84% % 38,9% 84 38,9 80 36,7 76 34,6 72 32,4 68 30,2 64 60 28,1 56 52 25,9 23,8 -91dBm 22,1% 48 21,6 44 19,4 40 36 17,3 15,1 -85dBm 16,1% 32 28 13 -85 dBm 11,8% 24 20 14% 10,8 8,6 -80dBm 9,6% 16 12 1% 6,5 4,3 -80 dBm -75dBm -70dBm 8 4 2,2 -75 dBm -70 dBm -65 dBm 0 0 -91 -90 -89 -88 -87 -86 -85 -84 -83 -82 -81 -80 -79 -78 -77 -76 -75 -74 -73 -72 -71 -70 -69 -68 -67 -66 1 2 3 4 Nombre d'antenne 1 2 3 4 Number of Servers (Serveurs) Niveau de Best Signal Levelsignal qualité du (dBm) 20
  • 21. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des Conclusion général du LTE du réseau déploiement simulations Conclusion Objectifs atteints Familiarisation avec le logiciel Atoll, un outil puissant pour la simulation des réseaux cellulaires Déploiement de la nouvelle technologie LTE, dans les deux villes Rabat-Salé. Ce projet nous a donc permis de mettre en pratique nos connaissances acquises lors de notre formation en Ingénierie des Télécoms et du Master MTI, ainsi, nous avons pu nous familiariser avec l’outil Atoll et les différentes phases qui précédent le dimensionnement et la planification des réseaux cellulaires. 21
  • 22. Contexte Présentation Dimensionnent Simulation du Résultats des Conclusion général du LTE du réseau déploiement simulations Conclusion Perspectives Dernièrement la nouvelle technologie LTE Advenced ou la vrai 4G, a été déployée par un operateur japonais. Cette release offre des débits allants jusqu’à 1Gbps. Nous pouvons ajuster notre étude afin de migrer vers ce système, et simuler son déploiement sous atoll. Mais la question qui se pose est la suivante : Est ce que la LTE Advenced peut être adoptée par les operateurs, alors que son ‘’ancêtre‘’ la LTE à peine standardisée et n’a presque même pas vu le jour ? 22
  • 23. Projet de Fin d’Études Pour l’Obtention du Titre Ingénieur des Systèmes, Réseaux et Télécoms & Master, Mesure et Traitement de l’Information Dimensionnement et planification d’un réseau LTE Soutenu par: Membres du jury: M. Ouassime AIT AHMAD M. Olivier HABERT (UPV-M) M. Nabil MGUERAMAN M. Brahim KHADIRI (ANRT) M. Abdellatif EL FAKIR (Sup.MTI) M. Ahmed EL KHADIMI (Sup.MTI) 23