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I. CARACTERISTIQUES TECHNIQUE
L’objectif majeur du LTE est d’améliorer le support des services de données via une capacité
accrue, une augmentation des débits et une réduction de la latence. En complément de ces
exigences de performance, le 3GPP a aussi défini des pré-requis fonctionnels tels que la
flexibilité spectrale et la mobilité avec les autres technologies 3GPP.
1. La capacité en nombre d’utilisateurs simultanés
Avec l’explosion des services nécessitant une connexion « always-on », la contrainte
appliquée sur la capacité en nombre d’utilisateurs simultanés devient fort e. Le système doit
supporter simultanément un large nombre d’utilisateurs par cellule. Il est attendu qu’au moins
200 utilisateurs simultanés par cellule soient acceptés à l’état actif pour une largeur de bande
de 5 MHz, et au moins 400 utilisateurs pour des largeurs de bande supérieures. Un nombre
largement supérieur d’utilisateurs devra être possible à l’état de veille.
2. L’efficacité spectrale cellulaire
Le système compte parmi ses objectifs l’accroissement de l’efficacité spectrale cellulaire (en
bit/s/Hz/cellule) et, en corollaire, l’augmentation de la capacité du système (en termes de débit
total). En sens descendant, l’efficacité spectrale doit être trois à quatre fois supérieure à celle
offerte par le HSPA Release 6 au sein d’un réseau chargé, et deux à trois fois supérieure en
sens montant.
3. Les débits
Les exigences pour la technologie LTE ont porté également sur des gains de débit en
comparaison avec le HSPA. Les objectifs de débit maximal définis pour le LTE sont les
suivants :
100 Mbit/s en voie descendante pour une largeur de bande allouée de 20 MHz, soit
une efficacité spectrale crête de 5 bit/s/Hz.
50 Mbit/s en voie montante pour une largeur de bande allouée de 20 MHz, soit une
efficacité spectrale crête de 2,5 bit/s/Hz.
Ces chiffres supposent un UE de référence comprenant : deux antennes en réception et une
antenne en émission.
2
Par ailleurs, le débit moyen par utilisateur par MHz en voie montante doit être deux à trois
fois supérieur à celui disponible avec un UE UMTS Release 6 dans les conditions suivantes :
pour l’UMTS et le LTE : une antenne d’émission au niveau de l’UE et deux antennes de
réception à la station de base.
Le débit en bordure de cellule, défini comme le débit atteignable par au moins 95 % des
utilisateurs de la cellule, a aussi fait l’objet d’exigences. Il doit être deux à trois fois
supérieur à celui offert par le HSPA Release 6 dans les conditions précédentes, en sens
descendant comme en sens montant.
4. La latence
La latence du système se traduit par sa capacité à réagir rapidement à des demandes
d’utilisateurs ou de services. Elle se décline en latence du plan de contrôle et latence du plan
usager.
Latence du plan de contrôle
L’objectif fixé pour le LTE est d’améliorer la latence du plan de contrôle par rapport à
l’UMTS, via un temps de transition inférieur à 100 ms entre un état de veille de l’UE et un
état actif autorisant l’établissement du plan usager.
Latence du plan usager
La latence du plan usager est définie par le temps de transmission d’un paquet entre la couche
IP de l’UE et la couche IP d’un nœud du réseau d’accès ou inversement. En d’autres termes,
la latence du plan usager correspond au délai de transmission d’un paquet IP au sein du réseau
d’accès. Le LTE vise une latence du plan usager inférieure à 5 ms dans des conditions de
faible charge du réseau et pour des paquets IP de petite taille.
5. L’agilité en fréquence
Le LTE doit pouvoir opérer sur des porteuses de différentes largeurs afin de s’adapter à des
allocations spectrales variées. Les largeurs de bande initialement requises ont par la suite été
modifiées pour devenir les suivantes : 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz et 20
MHz dans les sens montant et descendant. Notons que le débit crête est proportionnel à la
largeur de bande. Les modes de duplexage FDD et TDD doivent être pris en charge pour
toutes ces largeurs de bande.
6. La mobilité
La mobilité est une fonction clé pour un réseau mobile. Le LTE vise à rester fonctionnel pour
des UE se déplaçant à des vitesses élevées (jusqu’à 350 km/h, et même 500 km/h en fonction
3
de la bande de fréquences), tout en étant optimisé pour des vitesses de l’UE faibles (entre 0 et
15 km/h).
Les services temps-réel comme le service voix doivent être proposés avec le même niveau de
qualité qu’en UMTS Release 6. L’effet des handovers intrasystème (procédure de mobilité
entre deux cellules LTE) sur la qualité vocale doit être moindre qu’en GSM, ou équivalent. Le
système doit également intégrer des mécanismes optimisant les délais et la perte de paquets
lors d’un handover intrasystème.
II. COMPARAISON
Le tableau ci-après regroupe la comparaison de LTE avec les autres technologies :
WCDMA
(UMTS)
HSPA
(HSDPA /
HSUPA)
HSPA+ LTE
Vitesse maximum bps
de liaison descendante
384 k 14M 28M 100M
Vitesse maximum bps
de liaison montante
128 k 5.7M 11M 50M
Latence
temps de voyage aller-
retour
approximativement
150 ms 100ms 50ms (ms) ~10 ms
Années
approximatives de
déroulement initial
2003 / 2004 2005 /2006
HSDPA
2007 / 2008
HSUPA
2008 /2009 2009 /2010
Méthodologie d'accès CDMA CDMA CDMA OFDMA / SC-
FDMA
4
ARCHITECTURE GENERAL DU LTE
Comparaison des architectures
MME(Mobility Management Entity)
remplace les dispositifs
PDSN/SGSN et BSC/RNC
PDSN: Packet Data Serving Node de
CDMA2000
SGSN: Serving GPRS Support Node
BSC: Base Station controller
RNC: Radio Network control
eNodeB remplace BTS/NodeB
Seving/PDN (Packet Data Network)
gateway remplace HA/GGSN
BTS/NodeB: Base transceiver Station
HA/GGSN: Home Agent/ Gateway GPRS Support Node
Architecture d’un système LTE
Encore appelé EPS(Evolved Packet System) Elle se compose de deux principales parties:
o Une partie radio du réseau (LTE) Contient
les eNB reliés entre elles et reliés au réseau
cœur les fonctions supportées par RNC sont
reporté au eNB.
o SAE (System Architecture Evolution): le cœur
du réseau composé de différentes parties :
Mobility Management Entity (MME)
Serving Gateway (SGW)
Packet Data Network Gateway (PDN GW)
Home Subscriber Server (HSS)
Policy and Charging Rules Function
(PCRF).
5
Serving Gateway gère les données d’utilisateurs d’eNodeB à PDN-gateway via S1 et S5. Le
contrôle des canaux est géré par MME via S11.
PDN Gateway gère la connexion à l’Internet (affecter une @ IPv4 à un terminal + NAT-
Network Address Translation) ou à l’intranet. De plus, le roaming international est également
géré par PDN gateway.
HSS joue le rôle de HLR/GSM et de MAP/UMTS. Il contient les
paramètres suivants :
IMSI (International Mobile Subscriber Identity)
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N° téléphone, n° MSISDN (Mobile Subscriber Integrated Service Digital Network) et
services (SMS par exemple)
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…..
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Evolved-UTRAN (e-
UTRAN) : évolué avec les
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Lte projet

  • 1. 1 I. CARACTERISTIQUES TECHNIQUE L’objectif majeur du LTE est d’améliorer le support des services de données via une capacité accrue, une augmentation des débits et une réduction de la latence. En complément de ces exigences de performance, le 3GPP a aussi défini des pré-requis fonctionnels tels que la flexibilité spectrale et la mobilité avec les autres technologies 3GPP. 1. La capacité en nombre d’utilisateurs simultanés Avec l’explosion des services nécessitant une connexion « always-on », la contrainte appliquée sur la capacité en nombre d’utilisateurs simultanés devient fort e. Le système doit supporter simultanément un large nombre d’utilisateurs par cellule. Il est attendu qu’au moins 200 utilisateurs simultanés par cellule soient acceptés à l’état actif pour une largeur de bande de 5 MHz, et au moins 400 utilisateurs pour des largeurs de bande supérieures. Un nombre largement supérieur d’utilisateurs devra être possible à l’état de veille. 2. L’efficacité spectrale cellulaire Le système compte parmi ses objectifs l’accroissement de l’efficacité spectrale cellulaire (en bit/s/Hz/cellule) et, en corollaire, l’augmentation de la capacité du système (en termes de débit total). En sens descendant, l’efficacité spectrale doit être trois à quatre fois supérieure à celle offerte par le HSPA Release 6 au sein d’un réseau chargé, et deux à trois fois supérieure en sens montant. 3. Les débits Les exigences pour la technologie LTE ont porté également sur des gains de débit en comparaison avec le HSPA. Les objectifs de débit maximal définis pour le LTE sont les suivants : 100 Mbit/s en voie descendante pour une largeur de bande allouée de 20 MHz, soit une efficacité spectrale crête de 5 bit/s/Hz. 50 Mbit/s en voie montante pour une largeur de bande allouée de 20 MHz, soit une efficacité spectrale crête de 2,5 bit/s/Hz. Ces chiffres supposent un UE de référence comprenant : deux antennes en réception et une antenne en émission.
  • 2. 2 Par ailleurs, le débit moyen par utilisateur par MHz en voie montante doit être deux à trois fois supérieur à celui disponible avec un UE UMTS Release 6 dans les conditions suivantes : pour l’UMTS et le LTE : une antenne d’émission au niveau de l’UE et deux antennes de réception à la station de base. Le débit en bordure de cellule, défini comme le débit atteignable par au moins 95 % des utilisateurs de la cellule, a aussi fait l’objet d’exigences. Il doit être deux à trois fois supérieur à celui offert par le HSPA Release 6 dans les conditions précédentes, en sens descendant comme en sens montant. 4. La latence La latence du système se traduit par sa capacité à réagir rapidement à des demandes d’utilisateurs ou de services. Elle se décline en latence du plan de contrôle et latence du plan usager. Latence du plan de contrôle L’objectif fixé pour le LTE est d’améliorer la latence du plan de contrôle par rapport à l’UMTS, via un temps de transition inférieur à 100 ms entre un état de veille de l’UE et un état actif autorisant l’établissement du plan usager. Latence du plan usager La latence du plan usager est définie par le temps de transmission d’un paquet entre la couche IP de l’UE et la couche IP d’un nœud du réseau d’accès ou inversement. En d’autres termes, la latence du plan usager correspond au délai de transmission d’un paquet IP au sein du réseau d’accès. Le LTE vise une latence du plan usager inférieure à 5 ms dans des conditions de faible charge du réseau et pour des paquets IP de petite taille. 5. L’agilité en fréquence Le LTE doit pouvoir opérer sur des porteuses de différentes largeurs afin de s’adapter à des allocations spectrales variées. Les largeurs de bande initialement requises ont par la suite été modifiées pour devenir les suivantes : 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz et 20 MHz dans les sens montant et descendant. Notons que le débit crête est proportionnel à la largeur de bande. Les modes de duplexage FDD et TDD doivent être pris en charge pour toutes ces largeurs de bande. 6. La mobilité La mobilité est une fonction clé pour un réseau mobile. Le LTE vise à rester fonctionnel pour des UE se déplaçant à des vitesses élevées (jusqu’à 350 km/h, et même 500 km/h en fonction
  • 3. 3 de la bande de fréquences), tout en étant optimisé pour des vitesses de l’UE faibles (entre 0 et 15 km/h). Les services temps-réel comme le service voix doivent être proposés avec le même niveau de qualité qu’en UMTS Release 6. L’effet des handovers intrasystème (procédure de mobilité entre deux cellules LTE) sur la qualité vocale doit être moindre qu’en GSM, ou équivalent. Le système doit également intégrer des mécanismes optimisant les délais et la perte de paquets lors d’un handover intrasystème. II. COMPARAISON Le tableau ci-après regroupe la comparaison de LTE avec les autres technologies : WCDMA (UMTS) HSPA (HSDPA / HSUPA) HSPA+ LTE Vitesse maximum bps de liaison descendante 384 k 14M 28M 100M Vitesse maximum bps de liaison montante 128 k 5.7M 11M 50M Latence temps de voyage aller- retour approximativement 150 ms 100ms 50ms (ms) ~10 ms Années approximatives de déroulement initial 2003 / 2004 2005 /2006 HSDPA 2007 / 2008 HSUPA 2008 /2009 2009 /2010 Méthodologie d'accès CDMA CDMA CDMA OFDMA / SC- FDMA
  • 4. 4 ARCHITECTURE GENERAL DU LTE Comparaison des architectures MME(Mobility Management Entity) remplace les dispositifs PDSN/SGSN et BSC/RNC PDSN: Packet Data Serving Node de CDMA2000 SGSN: Serving GPRS Support Node BSC: Base Station controller RNC: Radio Network control eNodeB remplace BTS/NodeB Seving/PDN (Packet Data Network) gateway remplace HA/GGSN BTS/NodeB: Base transceiver Station HA/GGSN: Home Agent/ Gateway GPRS Support Node Architecture d’un système LTE Encore appelé EPS(Evolved Packet System) Elle se compose de deux principales parties: o Une partie radio du réseau (LTE) Contient les eNB reliés entre elles et reliés au réseau cœur les fonctions supportées par RNC sont reporté au eNB. o SAE (System Architecture Evolution): le cœur du réseau composé de différentes parties : Mobility Management Entity (MME) Serving Gateway (SGW) Packet Data Network Gateway (PDN GW) Home Subscriber Server (HSS) Policy and Charging Rules Function (PCRF).
  • 5. 5 Serving Gateway gère les données d’utilisateurs d’eNodeB à PDN-gateway via S1 et S5. Le contrôle des canaux est géré par MME via S11. PDN Gateway gère la connexion à l’Internet (affecter une @ IPv4 à un terminal + NAT- Network Address Translation) ou à l’intranet. De plus, le roaming international est également géré par PDN gateway. HSS joue le rôle de HLR/GSM et de MAP/UMTS. Il contient les paramètres suivants : IMSI (International Mobile Subscriber Identity) Informations d’identification N° téléphone, n° MSISDN (Mobile Subscriber Integrated Service Digital Network) et services (SMS par exemple) Descriptif d’un abonné (débit max, droit d’accès Internet…) ….. Architecture du système évolué Suppression de la partie radio (RNC) Evolved-UTRAN (e- UTRAN) : évolué avec les options d’auto-réglage et d’auto-optimisation Enhaced-NodeB (eNB): contient les fonctionnalités du RRM (Radio Access Management) , celles du RNC et gère les Handover