LES RÉSEAUX MOBILESDeuxième partie

L’école nationale polytechnique

PLAN DE TRAVAIL:

-Introduction -historique-Rappel-La quatrième génération. -Les techniques utilisée. -LTE (Long Term Evolution) -LTE-A -Conclusion

INTRODUCTION:

-Accroissement des besoins et l’utilisation des réseaux mobiles 3G.

-un coût pour l’abonné généralement stable ou décroissant.

- une utilisation plus intensive des réseaux :saturation de réseau.

*les operateurs:

-doivent activer de nouvelles porteuses

-La disponibilité des ressources fréquentielles nécessaires???

- le besoin d’accroître la capacité est une raison majeure ayant motivé

l’introduction

du LTE.

Historique:

-Le LTE a été envisagé dès novembre 2004 par le 3GPP comme

l’évolution à long terme de l’UMTS

-Les travaux ont débuté au 3GPP en janvier 2005

-en septembre 2006,une étude de faisabilité et la définition des

grands principes

- décembre 2008, la première version des spécifications a été

approuvée

le LTE est considéré comme constituant une quatrième étape de

l’évolution des réseaux d’accès mobiles, ou 4G

Rappel:

-1G(analogique): -AMPS , TACS, ETACS.

-2G (numérique): -GSM , GPRS, EDGE

-3G : -UMTS, CDMA2000- HSPA (HSDPA-HSUPA), HSPA+ (version amélioré )

-UMTS c’est la famille de technologies qui a donné naissance au LTE.

-la famille de systèmes CDMA2000 ne connaîtra pas d’évolution comparable au LTE donc le développement de la famille CDMA2000 est destiné à s’arrêter.

Le HSPA+:

-l’introduction de nouvelles techniques. En voie descendante, la

modulation 64QAM, et la modulation 16QAM en voie montante.

-une cellule peut transmettre des données à un utilisateur sur deux

porteuses simultanément en voie descendante, à l’aide de la

fonctionnalité DC-HSDPA (Dual Carrier – HSDPA).

-Le spectre de la transmission n’est donc plus limité à 5 MHz mais à

10 MHz.

- Les débits sont doublés.

La fonctionnalité MIMO (Multiple Input Multiple Output) est introduite

pour améliorer les débits en voie descendante.

- Le HSPA+ intègre une option d’architecture qui réduit la latence du

système via la suppression du contrôleur de stations de base(BSC)

pour les services de données

La Quatrième Génération (4G)

LTE: (Long Term Evolution )

« Non seulement l'accès radio est différent, mais surtout l'architecture du cœur de réseau est nouvelle et s'inspire de celle des réseaux informatiques IP »

LTE: (Long Term Evolution )

OFDMA:(Orthogonal Frequency Division

Multiple Access):

La bande passante disponible est divisée en plusieurs sous-

porteuses orthogonales à bande étroite.

Ces sous-porteuses sont partagées entre plusieurs

utilisateurs

LTE: (Long Term Evolution )

 SC-FDMA:(Single-Carrier Frequency Division

Multiple Access )

Dans cette technique, la transmission des symboles

d’information sur des sous-porteuses orthogonales est

réalisée séquentiellement plutôt qu’en parallèle.

Avantage:

LTE: (Long Term Evolution )

MIMO: (Multiple Inputs Multiple Outputs)

LTE: (Long Term Evolution )

MIMO: (Multiple Inputs Multiple Outputs)

La théorie de l’information montre que la capacité des systèmes MIMO augmente linéairement avec le nombre d’antennes utilisées.par exemple: LTE-A, utilise (8x8).

LTE: (Long Term Evolution )

Débit max descendant: 150 Mbps

Débit montant max :50 Mbits/s

Bande passante jusqu’à 20 MHz

Large gamme de fréquences

Modulation jusqu’à 64-QAM

Antennes MIMO (Multiple Input Multiple Output)

Taille de cellules variable (jusqu’à 100 kms)

200 clients actifs par cellule

Latence faible de 20 ms vs 50-60ms for HSPA+

Evolution des deux parties: radio et cœur

Tout est basé sur IP (la voix et les données sont transportés par

IP)

grâce au codage de type: OFDMA (descendante )SC-OFDMA(descendante )

Architecture du réseau LTE

Le réseau est constitué de deux parties : une partie radio (eUTRAN) et un cœur de réseau « EPC » (Evolved Packet Core)

Evolved Packet Core

eUTRAN

Architecture du réseau LTE

La partie radio eUTRANSuppression du RNCPas de domaine CS 

3G 4G

Architecture du réseau LTE

La partie radio eUTRAN se compose des eNode B (eNB ), d’antennes  locales ou distantes, et des liens IP reliant les eNode B entre eux (liens X2) et avec le cœur de réseau

Architecture du réseau LTE

Le cœur de réseau EPC:

utilise des technologies « full IP»: basées sur les protocoles Internet  pour la signalisation, le transport de la voix et des données.

permet l’interconnexion via des routeurs avec les autres eNB distants, les réseaux des autres opérateurs mobiles, les réseaux de téléphonie fixe et le réseau Internet.

Composé de:• MME (Mobility Management Entity): plan de contrôle• S-GW (Serving Gateway) : plan de données

Architecture du réseau LTE

Le cœur de réseau EPC:

MME (Mobility Management Entity): plan de contrôle•Poursuite des utilisateurs•Manipule la signalisation se rapportant à la mobilité et la sécurité.

S-GW (Serving Gateway) : plan de données• transport des données IP utilisateur(UE) et les réseaux externes• Interconnecte le réseau radio et le EPC• la distribution des adresses IP pour les utilisateurs et route les paquets IP entrants et sortants

LTE-A (LTE Advanced)

Meilleure couverture, capacité, latence, vitesse de

transmission

Largeur de bande jusqu’à 100 MHz

Antennes intelligentes (ajout des relais radio annexes à coûts

plus faibles )

Nouvelles fonctionnalités avancées

CA (Carrier aggregation)

CoMP (Coordinated Multipoint Transmission)

Résultats:

• des débits plus élevés sur les liens montants et descendants ( 1 Gb/s à l’arrêt et de 100 Mb/s en mouvement.), grâce à l’agrégation de porteuses

• étendre la couverture des cellules principales  avec des meilleurs performances dans les zone mitoyennes de 2 cellules grâce aux techniques de micro-synchronisation entre cellules appelée « CoMP » (Coordinated Multi-Point) et SON (Self Organizing Network) et à la technologie MIMO(MIMO 8x8) et les antenne à relai .

Agrégation de la porteuse :

consiste en l’utilisation de plus d’une porteuse (contigües ou en différentes bandes), qui permettra d’étaler la largeur de bande effective totale de transmission

une station mobile (SM) ou un EU peut être configuré avec un ensemble de fréquences porteuses qui peuvent être activées si on en a besoin sans délai.

Agrégation de la porteuse

Agrégation inter-bande non-contigüe Agrégation intra-bande

Contigües Non contigües

Transmission et réception à multipoints

coordonnés : (CoMP):

une coordination dynamique des transmissions et des

réceptions avec de multiple « eNB » séparées

géographiquement.

-dans les extrémités des cellules la force du signal est

faible.

-Le concept « CoMP » coordonne et combine de manière

dynamique les signaux de plusieurs stations de base

séparées géographiquement.

-résultat: un EU peut être servi pas deux « eNBs » ou plus, à

fin d’augmenter le débit dans ces régions critiques.

L’architecture de réseau LTE-A:

-le même principe que LTE

+ajouter quelque élément et topologies :

réseau hétérogène.les relais

Les réseaux hétérogènes

utilisent un ensemble de stations de bases différentes pour améliorer l’efficacité spectrale par unité de surface

Les réseaux hétérogènes

Réseau macro petites cellules Intelligence du réseau

assure une couverture réseau étendue.

L’utilisation d’un grand nombre de ces cellules permet de fournir d’énormes quantités de bandes passantes.

permet aux opérateurs de contrôler les petites cellules comme si elles étaient n’importe quelle autre cellule.

Relais LTE-Advanced:

un relais va démoduler, décoder la donnée, lui appliquer une correction d’erreurs, etc. puis retransmettre un nouveau signal.

Le concept « LTE D2D, LTE Device to Device »:

Ce concept consiste en l’établissement d’une liaison directe

entre deux équipements en utilisant le « spectre cellulaire ».

Chose qui permettrait la transmission de larges volumes de

données entre deux équipements dans le cadre de petites

distances et en utilisant une liaison directe.

CONCLUSION:

Les principales améliorations qui ont été apportées à la norme 4G , et les différentes caractéristiques fixées pour la nouvelle norme permettent des gains et débits plus élevés .

• 5G: une norme  n'est pas encore définie . Permettra des débits de télécommunication mobile, de plusieurs gigabits de données par seconde, susceptible de doper le cloud computing , l'intégration  d'objets communicants et de smartgrids  et autres réseaux dits intelligents

• vers une moindre consommation, et autonomie énergétique à la gestion du big data et d'un très grand nombre d'IP