Dimensionnement Et Planification d Un Reseau 4G LTE Pour Tunisie Telecom

7/27/2019 Dimensionnement Et Planification d Un Reseau 4G LTE Pour Tunisie Telecom

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Mmoire de Projet de Fin dEtudes

Optimisation dun rseau pilote 4G pour

Tunisie Tlcom

Prsent

LEcole Nationale dIngnieurs de Gabs

En vue de lobtention du

Diplme National d'Ingnieur en Communications et Rseaux

Ralis par : Eya JAMMAZI

Encadr par : Mme. Raouia AYADI(ENIG)

M.Kais AMRI (Tunisie Telecom)

M. Nourreddine BOUJNEH (FSG)

Soutenu le 21/Juin/2013, devant la commission d'examen:

M. Belgacem CHIBENI

Mme. Nedra Ben GHODHBEN

Mme. Raouia AYADI

M. Nourreddine BOUJNEH

Rpublique TunisienneMinistre de lEnseignement Suprieur et

de la recherche scientifique

Universit de Gabs

Ecole Nationale dIngnieurs de Gabs

Dpartement de Gnie des

Communications et des Rseaux

Projet de Fin d'Etudes

N d'ordre: 2013


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D d i ca ces

A m on pr e M ongi,

& m a m r e N ajiba ,

Pou r t ou t e ses pa t i en ces, ses sou t i en s, ses af fect i on s et ses

sacr i f i ces du r a n t ces an nes.

Pou r m av o i r pou ssju squ au bou t et pou r av o i r t

t o u j ou r s u n con f or t m or a l

A m on cher f r r e SeifPou r l e g r a n d am ou r et l a p a t i en c e Que d i eu l e g a r d e et l e

p r ot ge.

A m on cher f r r e FaresEn lu i sou ha i t an t la r u ssi t e da n s ses Et u des et da n s sa v i e

A m a chr e su r Sonia

En lu i sou ha i t an t la r u ssi t e da n s ses t u des et da n s sa v i e

A t ous m es p r oches da n s la f am i l l e .

A t ou s ceu x qu i o n t c r u en m oi .

A t ous ceu x -c i je ddi e ce t r av a i l

En espr an t t r e tou jou r s la ha u t eu r de leu r s a t t en t es

Eya


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R em er c i em en t s

Au terme de ce projet, je tenais exprimer mes profonds remerciements

tous ceux qui mas aid de prs ou de loin la ralisation de ce travail.

Je prsente mes sincres gratitudes et respects mes encadreurs Mme

Rouia AYADI et Mr.Noureddine BOUJNEH qui ne mont pargn aucun effort

pour le bon droulement de ce travail. Ses remarques et ses consignes ont t

pour moi dun grand apport.

Ce projet a t ralis en collaboration avec Tunisie Telecom et je

remercie Mr.Kais AMRI pour mavoir confi ce sujet de recherche.

Je tenais aussi exprimer mes remerciement tous les enseignants de

lENIG qui mont beaucoup aid, offert une agrable ambiance de travail et

mont garanti la meilleure formation possible afin deffectuer ce projet dans les

meilleurs conditions.

Enfin mes meilleurs et vifs remerciements sadressent aux membres du

jury pour avoir accept dvaluer ce modeste travail.Cest un rel honneur de

juger notre travail. Nous esprons tre la hauteur de leurs expectations.


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Table des MatiresListe des Acronymes ............................................................................................................ 11

Introduction gnrale ............................................................................................................ 13

Cahier de charges ................................................................................................................ 14Prsentation de lorganisme daccueil ................................................................................... 15

Chapitre I: ............................................................................................................................ 16

La quatrime gnration du rseau radio mobile LTE ........................................................... 16

1.1. Introduction ............................................................................................................... 17

1.2.volution UMTS vers LTE ......................................................................................... 17

1.2.1. Principe de W-CDMA ....................................................................................... 17

1.2.2. La technologie HSDPA ....................................................................................... 18

1.2.3. La technologie HSUPA ....................................................................................... 18

1.2.4. La technologie de HSPA+ ................................................................................... 18

1.3. LTE (Long Term Evolution) ..................................................................................... 19

1.3.1. Architecture LTE ................................................................................................ 20

1.3.2. Rseau daccs : E-UTRAN ............................................................................... 20

1.3.3. Rseau Cur : EPC (Evolved Packet Core) ........................................................ 21

1.4. Interface Air............................................................................................................... 22

1.4. 1.Principe de lOFDM et SC-FDMA ...................................................................... 221.4.2. Structure de la trame ........................................................................................... 23

1.4.3. Concept de bloc de ressources ............................................................................. 24

1.4.4. Les canaux radio ................................................................................................. 24

1.4.4.1. Les canaux logiques ...................................................................................... 24

1.4.4.2. Canaux de transport ....................................................................................... 25

1.4.4.3. Canaux physique ........................................................................................... 25

1.5. Principe de la technologie MIMO .............................................................................. 27

1.6. Modulation et codage adaptatifs ................................................................................. 28

1.7. Les exigences LTE ..................................................................................................... 28

1.7.1. La capacit des utilisateurs simultans ................................................................. 28

1.7.2. Les dbits ............................................................................................................ 29

1.7.3. La latence ............................................................................................................ 29

1.7.4. La mobilit .......................................................................................................... 29

1.8. Qualit des services.................................................................................................... 29

1.8.1. Les services LTE ................................................................................................. 291.8.2. Efficacit QOS .................................................................................................... 30


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Projet Fin dEtude- Eya JAMMAZI- 2012/2013 Page 5

1.9. Conclusion ................................................................................................................. 30

Chapitre II : .......................................................................................................................... 31

Dimensionnement du rseau mobile LTE ............................................................................. 31

2.1. Introduction ............................................................................................................... 32

2.2. Processus de Dimensionnement ................................................................................. 32

2.3. Dimensionnement de couverture ................................................................................ 33

2.3.1. Les tapes de dimensionnement de couverture..................................................... 33

2.3.2. Le calcul faire : ................................................................................................. 34

2.3.2.1. Bilan de liaison Radio RLB ........................................................................... 35

2.3.2.2. Modle de Propagation : ................................................................................ 36

2.3.3. Calcul de la couverture pour les Uplink ............................................................... 37

2.3.3. 1. Dbit requis : ................................................................................................ 372.3.3.2. SINR requis : ................................................................................................. 38

2.3.3. 3. Sensibilit eNodeB rcepteur : ...................................................................... 39

2.3.3. 4. Les marges de bruit ...................................................................................... 39

2.3.3.5. Puissance par bloc de ressource EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) . 42

2.3.3. 6. Equation bilan de liaison Uplink ................................................................... 43

2.4. Calcul de la couverture pour les DownLink ................................................................ 43

2.4.1. Pertes de trajet ..................................................................................................... 442.4.2. Dbit binaire requis : ........................................................................................... 44

2.4.3Puissance par bloc de ressource : ........................................................................... 44

2.4.4. Augmentation du bruit la bordure de la cellule .................................................. 44

2.4.5. Equation bilan de liaison DownLink:................................................................... 45

2.4.6. La sensibilit du lquipement utilisateur rcepteur ............................................. 45

2.4.7. SINR la bordure de la Cellule .......................................................................... 45

2.4.8. Limite du Bilan de liaison ................................................................................... 46

2.4.9. Les modes de transmission .................................................................................. 462.4.10. Rayon de la cellule ............................................................................................ 48

2.4.11. Nombre des sites : ............................................................................................. 48

2.5. Dimensionnement de capacit : .................................................................................. 50

2.5.1. Calcul dimensionnement de capacit pour les Uplink : ........................................ 50

2.5.1.1. Dbit de la cellule : ........................................................................................ 50

2.5.2. Calcul dimensionnement de capacit DownLink : ............................................... 51

2.5.2.1. SINR : ........................................................................................................... 51

2.5.2.2. Dbit de la cellule : ........................................................................................ 51


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2.5.2.3. Nombre des sites demands : ......................................................................... 51

2.6. Conclusion : ............................................................................................................... 52

Chapitre III : ......................................................................................................................... 53

Conception et ralisation dun outil de dimensionnement du rseau LTE .............................. 53

3.1. Introduction ............................................................................................................... 54

3.2. Spcification des besoins ........................................................................................... 54

3.3. Outils de conception .................................................................................................. 55

3.3.1. Choix du langage de modlisation ....................................................................... 55

3.3.2. Logiciel de modlisation : ArgoUML .................................................................. 55

3.4. Les diagrammes UML ............................................................................................... 56

3.4.1. Le diagramme de cas dutilisation ....................................................................... 56

3.4.2. Le diagramme de classe ...................................................................................... 573.4.3. Le diagramme de squence .................................................................................. 57

3.4.3.1 .Diagramme de squence Authentification ............................................... 58

3.4.3.2 .Diagramme de squence gnrale simplifi............................................. 58

3.5. Lenvironnement de dveloppement........................................................................... 60

3.5.1. Langage de dveloppement : Java..................................................................... 60

3.5.2. Technologies utilis :NetBeans (version 7.2.1) ................................................ 60

3.5.3. IText ................................................................................................................ 60

3.6. Dveloppent de loutil ................................................................................................ 60

3.6.1. Description de loutil ........................................................................................... 60

3.6.2. Interface dauthentification .................................................................................. 61

3.6.3. Interface dinscription : ....................................................................................... 61

3.6.4. Onglet paramtre Radio ................................................................................. 62

3.6.5. Onglet paramtre Abonnes ........................................................................... 63

3.6.6. Onglet paramtre ENodeB et Onglet paramtre UE ................................. 64

3.6.7. Onglet paramtres de la ligne de transmission ................................................ 663.6.8. Onglet UL-DL ................................................................................................ 66

3.6.9. Onglet paramtres systme : ........................................................................... 67

3.6.10. Onglet Solution : .......................................................................................... 68

3.6.11. Onglet Information : .................................................................................... 69

3.7. Validation des rsultats obtenus ................................................................................. 70

3.7.1. Processus de planification LTE ........................................................................... 70

3.7.2. Planification avec ATOLL .................................................................................. 71

3.7.2. 1.Les tapes suivre ......................................................................................... 71


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3.7.2.2. Zone gographique planifier ....................................................................... 72

3.7.2.3. Ajout des sites ............................................................................................... 73

3.8. Conclusion ................................................................................................................. 75

Conclusion et perspectives.................................................................................................... 76

Bibliographies ...................................................................................................................... 77

Webographie ........................................................................................................................ 78

Annexe 1 .............................................................................................................................. 79

Annexe 2: ATOLL ............................................................................................................... 80


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L i st e d es f i gu r es

FIGURE 1.1:EVOLUTION VERS LTE ........................................................................................ 17FIGURE 1.2:ARCHITECTURE DE LTE ...................................................................................... 20FIGURE 1.3:ARCHITECTURE EPC .......................................................................................... 21FIGURE1.4:DIFFERANCE OFDMAET SC-FDMA .................................................................... 23FIGURE1.5:TRAME LTE ......................................................................................................... 23FIGURE1.6:DUPLEXAGE FDD ................................................................................................ 23FIGURE 1.7:DUPLEXAGE TDD ............................................................................................... 24FIGURE 1.8:BLOC DE RESSOURCES ......................................................................................... 24FIGURE 1.9:MAPPAGE DES CANAUX ....................................................................................... 26FIGURE 1.10 :SCHEMAS REPRESENTATIFS DES SYSTEMES SISO,MISO,SIMOET MIMO ........ 27FIGURE 1.11:MODULATIONS LTE .......................................................................................... 28FIGURE 1.12:EPSBEARERS .................................................................................................... 30

FIGURE 2.1:PROCESSUS DE DIMENSIONNEMENT...................................................................... 32FIGURE 2.2:PROCESSUS DE DIMENSIONNEMENT DE COUVERTURE POUR LE DOWNLINK 34FIGURE 2.3:CALCUL DU DIMENSIONNEMENT DE COUVERTURE ............................................... 35FIGURE 2.4:VARIATION SINREN FONCTION DE NBRE DE BLOC DE RESSOURCES...................... 39FIGURE 2.5:CONNEXIONS DU SYSTEME D'ALIMENTATION DE LANTENNE ................................. 41FIGURE 2.6:MODELE BILAN DE LIAISON UPLINK..................................................................... 43FIGURE 2.8:MODELE HEXAGONALES DE CELLULE .................................................................. 49FIGURE 2.9:ILLUSTRATION DE CALCUL DE DIMENSIONNEMENT DE CAPACITE.......................... 51FIGURE 3.1:LOGO ARGOUML............................................................................................... 55

FIGURE3.2 :DIAGRAMME DE CAS DUTILISATION ................................................................... 56FIGURE3.3 :DIAGRAMME DE CLASSE ..................................................................................... 57FIGURE3.4.DIAGRAMME DE SEQUENCE DE AUTHENTIFICATION ......................................... 58FIGURE 3.5 :DIAGRAMME DE SEQUENCE DE SIMPLIFIE ...................................................... 59FIGURE 3.6:LOGO DE IPPLANNINGTOOL ............................................................................... 61FIGURE3.7.INTERFACE DAUTHENTIFICATION ........................................................................ 61FIGURE3.8 :INTERFACE DINSCRIPTION .................................................................................. 62FIGURE3.9 :ONGLET PARAMETRES RADIO ......................................................................... 63FIGURE3.10 :ONGLET PARAMETRES ABONNEES ................................................................ 64FIGURE3.11 :ONGLET PARAMETRES ENODEB .................................................................. 65FIGURE3.12 :ONGLET PARAMETRES UE ........................................................................... 65FIGURE3.13 :ONGLET PARAMETRES DE LA LIGNE DALIMENTATION .................................. 66FIGURE3.14 :ONGLET PARAMETRES DE LA LIGNE DALIMENTATION .................................. 67FIGURE3.15 :ONGLET PARAMETRES SYSTEME ................................................................... 68FIGURE3.16 :ONGLET SOLUTION ...................................................................................... 69FIGURE3.17 :ONGLET INFORMATION ............................................................................... 70FIGURE 3.18 :PROCESSUS DE PLANIFICATION ......................................................................... 70FIGURE3.19 :ZONE SELECTIONNEE POUR LA PLANIFICATION ................................................... 72FIGURE3.20 :COMPOSITION DE LA ZONE SELECTIONNEE ......................................................... 73

FIGURE3.21 :AJOUT DES SITES SUR LA ZONE SELECTIONNEE ................................................... 73FIGURE3.22 :AJOUT DES SECTEURS ........................................................................................ 74


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List e des Acr onymes


MAPL: Maximum Allowed Path Loss

NRB: Number of Resource Blocks

OFDM :Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing

OLSM:Open Loop Spatial Multiplexing

PAPR :Peak to Average Power Ratio

P-GW: Packet Gateway

P-SCH :Primary Synchronization Channel

PCCH :Paging Control Channel

PCH :Paging Channel

PMCH :Physical Multicast Channel U

PBCH: Physical Broadcast Channel

PDSCH:Physical Downlink Shared

Channel

PCFICH: Physical Control Format

Indicator Channel

PDCCH :Physical Downlink Control

Channel

PHICH: Physical Hybrid Indicator

Channel

PN:Pseudo random Noise code

PUSCH: Physical Uplink Shared Channel

PUCCH:Physical Uplink Control Channel

PRACH:Physical Random AccessChannel

QAM :Quadrature Amplitude Modulation

QPSK :Quadrature Phase Shift Keying

QoS: Quality of Service

QUL : Loading In The Uplink

QDL: Loading In The Downlink

RB:Resource Blocks

SAE: System Architecture Evolution

SC:Single Carrier

SINR:Signal Interferance-plus-noise Ratio

S-GW:Serving Gateway

SAESystem Architecture Evolution

SIMO:Single Input Multiple Output

SISO:Single Input Single Output

SNR:Signal to Noise Ratio

S-SCH:Secondary Synchronization

Channel

TDMA:Time division Multiple Access

TDD:Time Division Duplexing

TMA:Tower Mounted AmplifierTTI :Transmission Time Interval

UMTS:Universal Mobile

Telecommunications SystemUE:User Equipment

UL: Uplink

UML:Unified Modeling Language

UL-SCH:Uplink Shared channel

VOIP:Voice over IP

WLAN:Wireless Local Area Network


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Cahier de Char ges

Cah i er de ch a r ges

Titre du projet : Dimensionnement et planification LTE

Encadr par : Mme.Raouia AYADI

Mr.Noureddine BOUJNEH

Cahier de charges :

Recherche bibliographique sur le rseau cellulaire 4 G. Dveloppement dun outil de dimensionnement des EnodeB des rseaux LTE 4G

Simulation dun rseau pilote 4G avec loutil de planification radio Atoll

Mthodologie :Au cours de ce projet, nous adopterons une dmarche qui a le plan suivant : Phase dtude thorique.

Phase de conception.

Phase de ralisation.

Phase de planification.

Mots cls : LTE, dimensionnement orient capacit et couverture, planification, bilan deliaison , modle de trafic, eNodeB.

Outils : Java - Atoll 3.2


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Pr sentat ion de l or ga nisme daccueil

P r sen t a t i on d e l or ga n i sm e d a ccu ei l

Tunisie Tlcom est le nom commercial de l'oprateur historique de

tlcommunications en Tunisie. La loi portant cration de l'Office national des

tlcommunications, dont le nom commercial est Tunisie Tlcom, est promulgue le 17 avril

1995 et entre en vigueur le 1erjanvier 1996. Devenu socit anonyme de droit public fin 2002,

il change de statut juridique, par un dcret du 5 avril 2004, pour devenir une socit anonyme

dnomme Tunisie Tlcom . Elle connat une privatisation partielle en juillet 2006 avec

l'entre dans son capital, hauteur de 35 %, du consortium mirati ETI (Emirates

International Tlcommunications).

Tunisie Tlcom met en place, exploite et commercialise le premier rseau GSM en

Mauritanie (Mattel) partir de mai 2000. Elle conclut galement une convention de

coopration technique avec Djibouti Tlcom pour le dveloppement de ses rseaux de

tlcommunications.

Tunisie Tlcom propose des services dans le domaine des tlcommunications fixes

et mobiles. En juin 2006, il est fort de 1 259 000 abonns au rseau fixe (RTCP), dont il

dtient le monopole, et de 3 265 000 abonns au rseau GSM (la premire ligne est inaugure

le 20 mars 1998), faisant de lui le leader sur ce march devant l'oprateur priv Tunisiana.

Depuis 2008, Tunisie Tlcom offre la possibilit aux dtenteurs de cartes bancaires

nationales d'alimenter le solde de leurs lignes prpayes via les distributeurs automatiques de

billets de l'Arab Tunisian Bank (service Mobilink).

Le 21 mars 2009, Tunisie Tlcom lance une nouvelle marque, Elissa, avec des offres

spcifiquement conues pour les jeunes de moins de 25 ans. Il est galement un fournisseur

d'accs Internet (Frame Relay, ADSL, X.25, LS, RNIS et WLL pour la tlphonie rurale).

Au printemps 2011, suite la rvolution tunisienne, la socit est secoue par un important

conflit social entre les reprsentants de l'Union gnrale tunisienne du travail et ceux de son

actionnaire mirati au sujet du sort d'une soixantaine de contractuels (sur 8 500 employs)

reprsentant 3,5 % de la masse salariale ; il est marqu par des grves et sit-in affectant le bon

fonctionnement de l'oprateur. Il s'achve avec la fin de ces contrats de travail, l'exception

de dix contractuels gardant leurs fonctions[4].


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Projet Fin dEtude-Eya JAMMAZI-2012/2013 Page 16

Chapitre I:

La quatrime gnration du rseau

radio mobile LTE


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Chapitr e i : l a quat r ime gnra t ion du Reseau r adio mobil e l t e


1.1. Introduction

Ce premier chapitre est consacr pour la prsentation des lments cls abords au

cours de notre travail tel que la stratgie mise en place par le rseau radio mobile LTELong Term Evolution.

Ce dernier est lobjet de ce premier chapitre, o nous allons prsenter une tude introductive

portant sur les spcifications techniques de ce standard par une description globale des

successeurs de la 3G vers LTE, puis nous allons dtailler la technologie LTE.

1.2.volution UMTS vers LTE

Le 3G facilite le processus de standardisation, occup de deux cts : oprateur et

consommateur, en se basant sur les rgles traces par lUnion Internationale des

Tlcommunication.

La figure suivante illustre la succession des technologies vers LTE :

Figure 1.1:Evolution vers LTE [1]

Entre 2009 et 2010, Tunisie Tlcom lance la technologie 3G dont son ampleur atteint celle

de la 2G et apporte plusieurs amlioration citant : accs haut dbit l'Internet sans fil,

visiophonie, la tlvision sur le tlphone.

1.2.1. Principe de W-CDMA

Une nouvelle gamme de service multimdia a t lance avec lapparition du 3G.

Commenant par UMTS qui exploite le protocole de communication W-CDMA et les

nouvelles bandes de frquences situes entre 1900 - 2200 MHz. Il permet denvoyer

simultanment toutes les donnes et les paquets en dsordre, et le tlphone les rceptionner

et les rassembler.

Le W-CDMA utilise une technique dtalement tel que ltalement de spectre par squence

directe. Pour cela, chaque bit de lutilisateur transmettre est multipli (OU exclusif) par un


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code pseudo alatoire PN propre cet utilisateur. La squence du code (de N chips) est unique

pour cet utilisateur, et prsente ainsi la cl de codage[2].

Cette mthode permet une bande de frquences N fois plus tendue et amliore.

La norme UMTS offre des avantages qui s'appliquent aux communications vocales ainsi

quaux transferts de donnes. Cette technologie exploite une bande de frquences plus large,

augmente le nombre dappels et enfin permet le dveloppement du domaine de la multimdia.

1.2.2. La technologie HSDPA

Le HSDPA a t propos dans la version 5, appele 3,5G ou encore 3G+

(Dnomination commerciale).

Elle annonce des dbits pouvant atteindre au del de 10 Mbps pour le DownLink qui permetdaccrotre les taux de transfert de donnes et augmente la capacit des rseaux 3G. Il offre

des performances dix fois suprieures lUMTS.

En revanche, linconvnient de lvolution HSDPA est le dbit montant Uplink qui reste

inchang 384 Kbit/s [4].

Lvolution de cette nouvelle norme se prsente comme suit:

Raccourcissement du TTI (Transmission Time Interval) de 10 ms 2 ms

Utilisation dun type de modulation 16QAM Rptition du message (retransmission) avec codage modifi.

Avec l'apparition du HSUPA le problme de la liaison montant est rsolu.

1.2.3. La technologie HSUPA

La technologie HSUPA suit HSDPA, elle permet de transfrer des contenus

multimdias volumineux. IL porte le dbit montant 5,8 Mbit/s et offert une voie montante

qui assure un transfert plus rapide et plus efficace. Il est caractris par :

La technique de retransmission HARQ.

Allocation des ressources par le NodeB.

Au niveau des interfaces radio, HSUPA n'utilise pas de canal partag les ressources de codes

et de puissance sont gres de manire ce qui autorise une transmission haut-dbit [4].

1.2.4. La technologie de HSPA+

Lvolution se succde jusquau la combinaison de la technologie HSDPA et HSUPA

pour permettre lapparition HSPA (High Speed Packet Access +). Cependant, lvolution de


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l'UMTS n'a pas atteint sa fin pour enfin arriver a un dbit de 21 Mbit/s avec le HSPA+ connu

par 3GPP version 7 et 8.

Il permet de :

Diminuer le temps dchange des messages entre le RNC et le NodeB.

Rduire les cots de dploiement en rduisant le nombre dlments.

Maximiser le taux de transmission de donnes en ajustant la modulation et le codage.

Intgrer des femtocells facilement.

Amliorer lefficacit spectrale et le taux maximum de latence [4].

1.3. LTE (Long Term Evolution)

La norme LTE, version 8, est le portail vers les rseaux de la quatrime gnration. Iloffre 100 Mbit/s en voie descendante et 50 Mbit/s en voie montante pour une largeur de bande

alloue de 20 MHz.

Le tableau suivant illustre quelques caractristiques de la technologie LTE:

Caractristique description

Flexibilit de la bande passante : La norme LTE permet une bande passante

extensible de 1,4 20 MHz, offrant une

flexibilit l'oprateur lors de l'utilisation du

spectre.

Orthogonalit du DownLink et UpLink : La liaison montante et la liaison descendante

des utilisateurs, sont orthogonales entre elles

(pas d'interfrence intracellulaire)

Modulation et codage adaptatif : Selon la qualit du canal, le LTE utilise le

schmas de modulation et aprs plusieursdes systmes de codage dans chaque

modulation :

Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

16-Etat Quadrature Amplitude Modulation

(16-QAM)

64-Etat Quadrature Amplitude Modulation

(64-QAM)


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Linterface s1 : Cest linterface intermdiaire entre le rseau daccs et le rseau

cur, et elle peut tre divise en deux interfaces lmentaires : Cette dernire consiste

en S1-U (S1-Usager) entre l'eNodeB et le SGW et S1-C (S1-Contrle) entre

l'eNodeB et le MME.

Les eNodeB ont offert deux qualits au rseau :

La scurit: en cas de problme dun relais.

Un partage des ressourcesquitable: partage de ressource en cas de saturation du lien

principale.

1.3.3. Rseau Cur : EPC (Evolved Packet Core)

Cest le nom du rseau cur volu, paquet tout IP. EPC est aussi peut communiquer

avec les rseaux 2G/3G.

Son architecture est simplifie, comme montre la figure (1.3), en la comparant celle de

2G/3G.

Figure1.3: Architecture EPC [1]

MME(Mobility Manager Entity) :

Il est responsable de savoir la localisation de lutilisateur, de connaitre son tat et grer les

procdures authentification et mobilit des UE. SGW(Serving Gateway) :

Il est responsable du transfrer d'un relais un autre, il gre tout laspect handover inter-

eNodeB et effectuer ce transfert vers un rseau 2G ou 3G.

Le SGW est travers par les flux mdia, ce qui sera intressant pour imposer des politiques

de filtrage sur ces derniers.

PGW (Packet Data Network Gateway):


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Figure1.4:diffrance OFDMA et SC-FDMA [3]

1.4.2. Structure de la trame

La trame gnrique du LTE a une dure de 10 ms, dcompose en 20 slots de 0,5

mschacun, numrots de 0 19.

Figure1.5:Trame LTE [5]

Cette dernire est caractrise par deux types de trame de deux modes de duplexage, FDD et

TDD.

Avec le FDD, la trame entire est alternativement ddie la rception et l'mission.

La trame radio FDD offre un logement compos de 7 symboles OFDM.

Figure1.6:Duplexage FDD [6]

Le TDD, une sous-trame est alloue la rception et l'mission de manire indpendante. Une

sous-trame est un ensemble de 2 slots conscutifs.


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Figure 1.7:Duplexage TDD [6]

1.4.3. Concept de bloc de ressources

LTE est constitu de domaine de temps et de ressources dans le domaine frquentiel.

Le bloc de ressource est le plus petit lment qui constitue les ressources physiques en LTE,

qui est une grille ,est compos par des lments de ressource RE.Il est form de 12 sous porteuses, largeurs de chacune est de 15KHzcomme montre la figure

(1.8).

Figure 1.8:Bloc de ressources

1.4.4. Les canaux radio

Selon le type dinformation vhicule, on distingue les canaux communs de contrle

accessibles par tous les mobiles, les canaux de signalisationhors communication ddis unseul mobile et des canaux de traficddis un seul mobile.

1.4.4.1. Les canaux logiques

Les canaux logiques correspondent aux services de transfert de donnes offert par les

protocoles des couches hautes de linterface radio.

Les canaux logiques de contrles dans lE-UTRAN sont :

-BCCH : est un canal DownLink, utilis par le rseau pour le Broadcast des informations

systme de lEUTRAN lensemble des terminaux prsents dans une cellule radio.


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-PCCH: est un canal DownLink qui transfert les informations de paging aux terminaux dans

une cellule.

- CCCH: est utilis pour la communication entre le terminal et lE-UTRAN. Ce canal

est typiquement utilis dans les premires phases de ltablissement de communication.

-MCCH: est utilis pour la transmission des informations du rseau plusieurs terminaux.

-DCCH: est un canal point--point bidirectionnel qui supporte les informations de contrle

entre un terminal donn et le rseau.

Les canaux logiques de trafic sont:

-DTCH: est un canal bidirectionnel. Il peut supporter la transmission des donnes

utilisateurs tel que la signalisation.

-MTCH : est un canal de donnes point--multipoint pour la transmission de trafic dedonnes du rseau un ou plusieurs terminaux.

1.4.4.2. Canaux de transport

Les canaux de transport dcrivent pourquoi et avec quelles donnes caractristique

sont transfrs travers linterface radio.

Les canaux de transport E-UTRAN enDownLinksont :

-BCH: est associ au canal logique BCCH.

-DL-SCH: qui est utilis pour transporter le contrle dusager ou le trafic data.

-MCH: qui est associ au MBMS pour le contrle des informations de transport.

Les canaux de transport E-UTRAN en UpLinksont :

-UL-SCH: qui est lquivalent du DL-SCH en UpLink.

-RACH : qui est un canal de transport spcifique supportant un contrle dinformation limit.

Il est utilis durant les premires phases dtablissement de communication ou dans le cas du

changement dtat.

1.4.4.3. Canaux physique

Les canaux physiques sont limplmentation des canaux transport sur linterface radio.

Les canaux physiques en DownLink sont :

-PDSCH: qui transporte les donnes usager et la signalisation des couches hautes.

-PDCCH: qui transport les assignations dordonnancement pour le lien montant.

-PMCH: qui transporte linformation Multicast/Broadcast.

- PBCH: qui transporte les informations systme.

-PCFICH :qui informe lUE sur le nombre de symboles OFDM utilis pour le PDCCH.


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Les canaux physiques en UpLink sont :

-PUSCH: qui transporte les donnes utilisateur et la signalisation des couches hautes.

-PUCCH: qui transporte les informations de contrle, comprends les rponds ACK et NACK

du terminal aux transmissions DownLink.

-PRACH: qui transporte le prambule de laccs alatoire envoy par les terminaux.

La figure (1.9) ci-dessous prsente le mappage entre les canaux logiques, de transport

et physiques.

Figure 1.9: mappage des canaux [1]


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1.5. Principe de la technologie MIMO

Le but de la technique MIMO tant daugmenter le dbit et la porte des rseaux sans

fil, elles se basent sur lutilisation de plusieurs antennes aussi bien du ct de lmetteur quecelui du rcepteur.

Lorsquun tel systme comprend, seulement, une seule antenne lmission et plusieurs

antennes la rception, il est nomm SIMO mme, lorsquil comprend plusieurs antennes

la rception et une seule antenne lmission, nomm MISO. Finalement, si les deux cts

comptent une antenne chacun, le systme est dit SISO(voir figure 1.10).

La mise en place dune telle structure permet au LTE datteindre des dbits importants. De

plus, le fait dutiliser plus dune antenne des deux cts du systme permet dapporter de ladiversit et a pour consquence lamlioration du rapport signal bruit (SNR) et donc du

taux derreurs binaires.

Les systmes MIMO exploitent les techniques de :

Diversit despace : diversit dantenne.

Diversit frquentielle : Cette technique demande lenvoi du mme signal sur des frquences

diffrentes.

Diversit temporelle : Lorsque lon spare lenvoi du mme signal par le temps cohrence ducanal.

Figure 1.10 :Schmas reprsentatifs des systmes SISO, MISO, SIMO et MIMO [4]


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1.6. Modulation et codage adaptatifs

La modulation et le codage adaptatifs (AMC Adaptive Modulation & Coding), est une

approche opportuniste qui tend adapter la technique de modulation et de codage en fonction

de ltat du canal. Pour les transmissions DL en LTE, lUE envoie le feedback de CQI

(Quantification du SNR) vers leNodeB pour que cette dernire lui slectionne un MCS

(Modulation & Coding Scheme), un schma de modulation et de codage qui maximise

lefficacit spectrale tout en gardant le BER (taux derreurs par bloc) infrieur un certain

seuil.

L'ensemble de modulation systmes pris en charge pour la DownLink LTE correspondant :

QPSK, 16QAM, 64QAM comme montre la figure suivante :

Figure 1.11: modulations LTE [9]

Les hauts ordres de modulation (64QAM-16QAM) offrent des dbits de donnes plus rapides

et des une efficacit spectrale plus leves. Mais ils sont beaucoup moins rsistants au bruit et

aux interfrences.

1.7. Les exigences LTE

Lobjectif majeur du LTE est damliorer le support des services de donnes via une

capacit accrue, une augmentation des dbits et une rduction de la latence.

1.7.1. La capacit des utilisateurs simultans

Avec lapparition de nouvelles applications, le systme doit supporter simultanment

un large nombre dutilisateurs par cellule. Il est attendu quau moins 200 utilisateurs

simultans par cellule soient accepts ltat actif et un nombre largement suprieur

dutilisateurs devra tre possible ltat de veille.


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1.7.2. Les dbits

Les exigences pour la technologie LTE ont port galement sur des gains de dbit en

comparaison avec le HSPA. Les objectifs de dbit maximal dfinis pour le LTE sont les

suivants :

100 Mbit/s en voie descendante pour une largeur de bande alloue de 20 MHz.

50 Mbit/s en voie montante pour une largeur de bande alloue de 20 MHz.

Le dbit de cellule doit tre atteignable au moins par 95 % des utilisateurs de la cellule.

1.7.3. La latence

Cest la capacit ragir rapidement des demandes dutilisateurs ou de services. On

a 2 plans : latence du plan de contrle et latence du plan usager.

Latence du plan de contrle :

Lobjectif cest damliorer la latence du plan de contrle, par rapport lUMTS, dun temps

de transition infrieur 100 ms

Latence du plan usager

La latence du plan usager correspond au dlai de transmission dun paquet IP au sein du

rseau daccs. Le LTE vise une latence du plan usager infrieure 5 ms.

1.7.4. La mobilitLe LTE doit rester fonctionnel pour des UE qui se dplacent des vitesses leves.

1.8. Qualit des services

1.8.1. Les services LTE

Une nouvelle gnration de systmes mobiles permet habituellement une introduction

de nouveaux services et une amlioration de certains services vis--vis des les gnrations

prcdentes.

Le premier changement apport par le LTE en termes dexprience utilisateur est donc unconfort dutilisation des services en ligne :

Navigation Web: naviguer sur Internet..

Vido streaming: les applications streaming : regarder les vidos.

Transfert de fichiers: tlchargement de fichiers partir de la Internet.

Voix: la voix sur IP (VoIP) comme Skype : envoyer et recevoir des appels vocaux sur

Internet.


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Chapit r e II : dimensionnement dun r seau mobil e l t e


Analyse de la couverture reste fondamentalement l'tape la plus critique dans la

conception de rseau LTE.

On va se baser sur le Bilan de liaisons (RLB), qui permet destimer le taux de perte du trajet.

Pour cela, il est ncessaire de choisir d'un modle de propagation appropri.

Le rsultat final obtenu est la taille de la cellule couvrir, ce qui donne une estimation sur le

nombre total de sites. Cette estimation base sur les exigences de couverture doit tre vrifie

aussi par les besoins de capacit.

Dimensionnement de capacit :

La vrification de la taille des cellules et le nombre des sites obtenue par l'analyse de

couverture, sera effectu par la capacit. On va vrifier si le systme peut supporter la charge

demand sinon de nouveaux sites doivent tre ajouts.

Optimisation :

On compare les rsultats obtenus de deux dimensionnement, et on considre le

nombre des sites le plus grand.

Nous allons dbuter notre travail par le dimensionnement de la couverture.

2.3. Dimensionnement de couverture

La couverture dune station de base possde des limites comme les perturbations

provoques par certains phnomnes. Le problme de couverture apparait lorsque les ondes

mises par le mobile narrivent pas la station de base la plus proche, ou bien lorsque celles

mises par lantenne des eNodeB narrivent pas avec une puissance suffisamment dtectable

par la station mobile.

La mauvaise couverture provoque une lvation de taux dchec daccs, taux de coupure de

communication, taux de Handover.

2.3.1. Les tapes de dimensionnement de couverture

Les tapes de dimensionnement de couverture sont:- Exigence de qualit L'exigence de qualit de couverture est datteindre le dbit binaire

demand avec une certaine probabilit par exemple 64 kbps doivent tre atteint avec une

probabilit de 98%.

-Dimensionnement de liaison montante :Nous cherchons cette tape le rayon de la cellule

partir du dbit binaire la bordure de la cellule.

- Dimensionnement de liaison descendante : Si les exigences de qualit de liaison descendante

sont remplies, on calcule la distance de site site et on la compare avec le rsultat limite de

lUplink.


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- Couverture de canaux de contrle :La performance du canal de contrle la bordure de la

cellule doit tre vrifie par rapport la valeur de la distance intersites calcule.

Cette figure( 2.2) illustre les tapes suivre :

Figure 2.2:Processus de dimensionnement de couverture pour le DownLink et lUplink [11]

2.3.2. Le calcul faire :

Nous devons estimer la distance maximale entre un metteur et un rcepteur tout en

rpondant aux exigences de performances dans les conditions de propagation.

Donc le premier pas faire est de dterminer laffaiblissement de parcours maximal

(Maximum Allowable PathLoss MAPL), en passant par le bilan de liaison radio (RLB).

Nous allons suivre le calcul suivant, comme indique la figure ci-dessous :

Qualit rquis

Dimensionnement

Uplink

Dimensionnement

Downlink

canal de controle

couverture

Fin

Refaire les calculs

s'ils ne sont pas

conforme


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2.3.2.2. Modle de Propagation :

Le modle de propagation permet destimer la valeur de lattnuation de trajet. On

distingue plusieurs types de modles:

Modles empiriques : est une formule mathmatique utilise pour permette prdire l'impact

d'un metteur sur une certaine zone de rception.

Modles physiques : prdire la propagation des ondes radio et calculer les trajets des ondes

radio en tenant compte des phnomnes de rflexion et diffraction.

Pour notre tude nous allons choisir le modle de propagation empirique. Sa formule dpend

de plusieurs facteurs, savoir :

La frquence de londe.

TX hauteur de l'antenne(Les hauteurs des antennes de lmission et de la rception) RX hauteur de l'antenne et d'autres

La distance parcourue.

Type de terrain.

Clutter (caractristiques et densit des btiments), etc.

Ces modles ne peuvent pas prdire le comportement 100% exacte de la liaison radio, mais

ils prdisent le comportement le plus probable.

Ils sont utiliss pour prdire le rayon de la cellule partir de la perte de trajet maximaleautorise.

Il est important de noter que les modles de propagation dpend du type de zones comme

Urbaines, suburbaines et rurales.

La modle empirique le plus connus est lOkumuraHATA MODEL : il est bas sur les

mesures dOkumura prises dans la rgion de Tokyo au Japon .Le Hata Modle est aussi le

modle de propagation utilis par Tunisie Telecom.

Le modle de Hataa t adapt pour les limites suivantes :Frquence (f) : 150 1000 MHz

Hauteur de la station de base (Hb) : 10 200 m (dpend toujours de la zone : clutter)

Hauteur du terminal mobile (Hm) :1 10 m

Distance (d) :1 20 km

Laffaiblissement selon ce modle est donn par les quations suivantes:

Urbain :

(

) =

.

+

.

(

)

.

(

)

(

) +[

.

.

(

)]

(

) (

.

)


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Avec :() = [.() .] [.() .) ( .) Urbain dense :

Pour f 200MHz

() = .[(.)] . (.)Pour f 400MHz() = .[(.)] . (2.5)

a=0 dB pour Hm =1.5m

Sous Urbain :

(

) =

.

(.)

Rurale :

Deux cas qui se posent :

Quasi-ouverte :() = .[()] +.() . (.)Ouverte :() = .[()] +.() . (.)2.3.3. Calcul de la couverture pour les Uplink

Les calculs sont effectus selon les tapes suivantes:

-Dbit requis

- SINR requis au rcepteur

- sensibilit rcepteur ENodeB

- bruit Uplink (marge d'interfrence).

- Bilan de liaison.

2.3.3. 1. Dbit requis :

On commence par dfinir l'exigence de qualit qui est exprime comme un dbit

binaire dtermin qui peut tre fournie un utilisateur sur les bordures de la cellule.

Le dbit binaire requis dpend du service pour lequel le systme est dimensionn. Tous les

calculs sont effectus par bloc de ressources.

Le dbit binaire requis Rreq est divis par le nombre de blocs de ressources nRB pour

obtenir le dbit binaire par nbre de bloc.

, =

(2.9)


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Le nombre nRBpeut tre choisi librement mais dans les limites de la bande passante comme

montre le tableau(2.1).

- Avec un petit nRB, le dbit binaire requis peuvent tre satisfaits avec un minimum de

Ressources. Ce qui de maximiser la capacit des autres utilisateurs.

-Avec un grand nRB, les blocs transmis sont rparties sur un intervalle de frquence, avec un

moins d'nergie utilise par le bloc.

Bande passante MHz Nombre de ressource de blocknRB

1.5 6

2 155 25

10 50

15 75

20 100

Tableau2.1:Largeurs de bande et les blocs de ressources spcifies LTE[11]

2.3.3.2. SINR requis :Cest un indicateur de la performance du systme. Plus il est faible plus le systme est

performant.

Le SINR dpend du nombre du bloc de ressource comme indique la figure suivante :


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Figure 2.4:variation SINR en fonction de nbre de bloc de ressources [2]

2.3.3. 3. Sensibilit eNodeB rcepteur :

La sensibilit des eNodeB, est la puissance du signal que le rcepteur doit la recevoir

pour raliser une performance spcifique en absence des interfrences intercellulaires. C'est le

niveau de signal minimum pour viter les coupures radio.

=

+

(

) +

=

,

+

[

] (2.10)

Avec :

NT: Densit de puissance de bruit thermique -174 dB m / Hz

NF: Le facteur de bruit est le rapport du signal d'entre sur bruit pour dterminer les

performances d'amplificateur. Le Facteur de bruit de l'eNodeB rcepteur est en [dB]

WRB: Bande passante par bloc de ressources:180 kHz.

SINR :rapport signal sur interfrence et bruit de lUplink

NRu,UL: Bruit thermique par bloc de ressource pour les Uplink

(+10log())2.3.3. 4. Les marges de bruit

On ne peut pas calculer laffaiblissement de trajet maximum sans calculer les marges

de bruit, qui correspondent lenvironnement radio, pour viter le phnomne Swiss

Cheese (surface avec trous de couverture).

-Marge de pntration


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Perte de pntration est lattnuation du signal due la pntration aux btiments. Elle dpend

du type de zone, comme indique le tableau(2.2.)

environnement Perte de pntration dB

Dense urbaine 18-25

urbaine 15-18

Suburbaine 10-12

rurale 6-8

Tableau 2. 2:pertes de la pntration [4]

Cette marge dpend essentiellement de trois facteurs :

La frquence du signal : Les pertes varient selon la frquence du signal.

Le type des btiments : Essentiellement le matriel de construction (brique, bois,

pierre, verre, .)

La structure des btiments : densit et paisseur des murs, nombre et dimensions des

fentres,

-Perte de types de signal (Body):

Le tableau (2.3) montre le taux de perte pour un signal vocal. Cest laffaiblissement d labsorption dune partie de lnergie transmise par le corps humain (seulement pour le

service vocal).

Type de signal Perte (dB)

VOIP 3

Donnes 0

Tableau 2. 3: pertes selon type de signal [4]

-Marge de shadowing :

Cest leffet masque, les variations du signal due au obstacle qui existe dans le milieu de

propagation. Les mesures relles du terrain ont montr que leffet de masque est une valeur

alatoire Log Normale (Logarithme est une variable alatoire Gaussienne), qui dpend de :

- Probabilit de couverture zone : densit de lenvironnement.

- standard de dviation.


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La formule de calcul de la perte de la ligne est la suivante:

Length feeder= Base station height + 5m

Perte Feeder (dB) = Feeder loss/100m Feeder length/100m

Perte de Jumper = 1/2 cm feeder nbre de cavaliers (jumpers) (2.11)

Perte de connecteurs= nbre de cavaliers (jumpers) 20.1 dB

Le tableau 2.5 illustre les pertes de feeder (ligne dalimentation).

Type de ligne Pertes (dB/100m)

2600(MHz) 2100(MHz) 900(MHz)

0.5 cm 11 10.8 9

0.875 cm 6.3 6 4.9

1.25 cm 4.6 4.5 3.2

1.625 cm 3.8 3.5 2.6

Tableau 2.5:pertes de ligne dalimentation [11]

-Marge dinterfrence:

En LTE, un utilisateur n'interfre pas avec d'autres utilisateurs dans la mme cellule car ils

sont spars dans le domaine frquence /temps mais on parle de l'interfrence avec des

cellules voisines. Une marge d'interfrence sera introduite dans le bilan de liaison pourcompenser l'augmentation du bruit et maintenir lquilibre. = (2.12)Avec :

Qul: facteur de charge du systme de liaison montante.

F: facteur dinterfrence cellulaire avec la cellule en service.

2.3.3.5. Puissance par bloc de ressource EIRP (Effective Isotropic RadiatedPower)

Puissance isotrope rayonne est la quantit d'nergie d'une antenne isotrope thorique

qui prendre en compte les pertes dans la ligne de transmission et les connecteurs et le gain de

l'antenne. En suppose que tous les blocs de ressources ont la mme puissance P (UE,rb), qui

est calcul de la manire suivante : =,+ (2.13)Avec :


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, = 2.3.3. 6. Equation bilan de liaison Uplink

La figure ci-dessus illustre le bilan de liaison pour la liaison montant Uplink.

Figure 0.6: modle bilan de liaison Uplink [12]

Son quation est comme suit : =, + + (2.14)Avec :

Lpmax: Maximum perte de trajet autoris pour la propagation dans l'air [dB]

Perte= perte Pntration voiture (L) + perte de pntration du btiment (Lbp) +perte de corps (Lb) + BLNF+ BIUL

TMA gain= 2 dB gains ou 5 dB pour MIMO. Perte Pntration voiture =6dB

BLNF: log-normale marge d'vanouissement [dB]

Ga: Somme des gains del'antenne eNodeB, et gain d'antenne de l'quipement

utilisateur [dBi].

Lj: Jumper et connecteurs dantenne [dB].

2.4. Calcul de la couverture pour les DownLink

Le bilan de liaison pour les DownLink est calcule pour:


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- Pour dterminer les limites du lien.

- Pour dterminer le dbit binaire support par les liens descendants

Les calculs sont effectus selon les tapes suivantes:

-Perte de trajets (DownLink)

- Dbit requis

- Puissance par bloc de ressources

- Marge d'interfrence

- Bilan de liaison (DownLink)

-La sensibilit du rcepteur UE

-Le dbit binaire sur la bordure de la cellule

2.4.1. Pertes de trajetLaffaiblissement du parcours maximum MAPldlest calcul partir du MAPlulpour

les liens montants.

2.4.2. Dbit binaire requis :

On doit divise Rreq par nRB pour obtenir le dbit binaire requis n'est pas exprim

par bloc de ressources comme montre lquation (2.9) prcdente.

2.4.3Puissance par bloc de ressource :

La puissance est partage par tous les blocs de ressources, sa formule est la suivante :, = (2.15)Avec :

P:est la somme des puissances de tous les units radio dans la cellule.

2.4.4. Augmentation du bruit la bordure de la cellule

Le bruit de liaison descendante BIdl sur lEDGE (bord) de la cellule est ncessaire

pour le bilan de liaison .Il est calcule par lexpression suivante: = +, , (2.16)Avec :

Qdl: facteur de charge de la liaison descendante.

Fc: Le ratio moyen entre les puissances reues d'autres cellules.

Nrb, dl: bruit thermique par bloc de ressources dans la liaison descendante, dfini par:

Nt + Nf 10 log (WRB) Nf: UE bruit = 7 dB


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=, , + [](2.20)2.4.8. Limite du Bilan de liaison

Lquation de lattnuation du systme est la suivante :

, = + + + + + [](2.21)Le nouveau Lsa, max est appliqu pour obtenir une nouvelle BIdl. On parle dun systmeDownLink limite lorsque la qualit dUplink dpasse l'exigence.

On applique Lsa, max de la liaison descendante pour obtenir un nouveau Lpmax et Bi,dlpar

lexpression suivante : = + ,, (2.22)Avec :

H: Facteur d'affaiblissement de propagation utilise dans le dimensionnement de

couverture et de capacit, dpend de la gomtrie du site, diagramme d'antenne,

exposant de propagation, et la hauteur de l'antenne de station de base. Une valeur de

H = 0,36est recommand pour le dimensionnement.

2.4.9. Les modes de transmission

Les modes de transmission disponibles sont les suivantes:

Single Input Multiple Output (SIMO), en utilisant une antenne TX dans la station de base et

deux antennes RX l'quipement utilisateur.

TX diversit, en utilisant deux antennes TX et RX deux antennes dans la station de base

Open Loop Spatial Multiplexing (OLSM), en utilisant deux antennes TX et RX deux

antennes la station de base.

Cas de liaison descendante:

-Techniques Antenne: SIMO 1x2, 2x2 TX diversit, Multiplexage Spatial boucle ouverte

(Open loop Spatial Multiplexing OLSM) :2x2.-Schmas de modulation: QPSK, 16-QAM, 64-QAM.

- Modles de canaux: EPA5, EVA70, ETU 300

Cas de liaison montante:

-Techniques d'antenne : 2-branch RX diversity

-Schmas de modulation: QPSK, 16-QAM

- Modles de canaux: EPA5, EVA70, ETU 300

Les rsultats, y compris une marge dimplmentation, est comme suit:


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=[, +( ) ()] (2.23) < Avec :

a0, a1, a2et a3sont des paramtres empiriques

SINR est exprime en dB.

Le paramtre a0 semi-empirique reprsente le dbit maximum pouvant tre obtenue dans un

bloc de ressources.

La relation inverse entre et Rrbest comme suit :

= () 1 ; 0 []Les paramtres semi empiriques pour le DownLink sont obtenus par le tableau suivant :

Tableau 2.6:paramtres semi empiriques pour DownLink [11]

Les paramtres semi empiriques pour lUpLink sont obtenus par le tableau suivant :

Tableau 2.7:paramtres semi-empiriques pour l'Uplink

Typedantenne

SIMO 1X2 Tx Div 2X2 OLSM 2X2

Mode de

canal

Epa5 Eva70 Etu300 Epa5 Eva70 Etu300 Epa5 Eva70 Etu300

A0[Kbps] 808.2 808.4 708.8 777.6 777.2 775 1347.1 1199 989

A1[dB] 27 29.34 27.75 25.92 27.17 27.70 34.03 34.99 31.93

A2[dB] 16.03 15.9 15.34 16.01 15.38 15.49 18.37 18.16 16.48

A3[Kbps] -9.3 -3.88 -4.68 -13.8 -5.44 -6.2 -15.8 -8.46 -7.12

Mode canal Epa5 Eva70 Etu300

A0[Kbps] 536.6 533.1 376.2

A1[dB] 20.76 23.91 20.15

A2[dB] 13.28 13.74 12.41

A3[Kbps] 0 0 0


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2.4.10. Rayon de la cellule

La perte de trajet maximum autoris est utilise pour calculer le rayon de la cellule en

utilisant un modle de propagation.

L'quation pour calculer la distance en kilomtres Rest la suivante :R= (.)

Avec:

= .().. (2.25) A: frquence dpendant de la valeur dattnuation.

*) cette relation est linverse de lquation donn par le modle de propagation HataOKUMURA : =. () +(. .) (2.26)Le tableau suivant montre l'attnuation valeurs A qui sont utiliss, donn par Ericsson:

Tableau 2.8:attnuation fixe dans le modle de propagation Okumura-hata[11]

2.4.11. Nombre des sites :

Le nombre de sites est facilement calcul partir de la superficie du site et la valeur

input de la zone de dploiement Zd

Environnement Frquences [MHz]

700 850 900 1700 1800 1900 2100 2600

Urbain 144.3 146.2 146.8 153.2 153.8 154.3 155.1 157.5

SubUrbain 133.5 136.1 136.9 145.4 146.2 146.9 147.9 151.1

Rural 125.1 127 127.5 133.6 134.1 134.6 135.3 137.6

ouvert 116.

1

117.8 118.3 123.8 124.3 124.8 125.4 127.

5


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Figure 2.8: Modle hexagonales de cellule [12]

La figure illustre la mthode de calcul de la zone des sites partir de 2 modles

hexagonales de cellule

Pour un site Omni-directional , le calcule est comme suit

d = R (Km)(2.27) = () = .(2.28)Et pour un site a 3 secteurs :

d= (2.29)

= () = .. (2.30)Et par suite le calcul de nbre des sites devient trs simple cest le quotient entre la surface dela zone et la surface du site : = (2.31)Sz : cest la surface totale de la zone, dpend du type de la zone comme montre le tableau

2.10 suivant, dans notre application la surface de la zone est un paramtre input pour

garantir un rsultat exacte :


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La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture :

Figure 2.9: illustration de calcul de dimensionnement de capacit

2.5.2. Calcul dimensionnement de capacit DownLink :

2.5.2.1. SINR :

La capacit DownLink est base sur le rapport signal interfrence et bruit (SINR)

noter, voir quation(2.24).Le SINR moyenne rsultante, dl, aveest reprsente par l'quation suivante:

, = ,,,,(2.34)2.5.2.2. Dbit de la cellule :

Le dbit de l'usager par cellule rduit proportionnellement avec le nombre de blocs des

ressources Nrb.

,

=

,

(2.2)

Le dbit de la cellule est reprsent par l'quation suivante:, = ,(2.3)2.5.2.3. Nombre des sites demands :

A tape finale, nous allons calculer Tsite partir de Tcellavec le cas de 3 cellules par

site.

=

(2.4)

L'utilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonnes et le dbit moyen dechacun, afin de calculer le nbre des sites :


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Chapitr e III : ConCept ion et r al isa t ion dun out il de dimensionnement du r eseau l t e


3.4. Les diagrammes UML

3.4.1. Le diagramme de cas dutilisation

Le but de la conceptualisation dun diagramme de cas dutilisation est de comprendre

et structurer les besoins de lutilisateur. Ces besoins qui sont le but attendu par le systme

implmente.

Ce dernier reprsente les cas d'utilisation, les acteurs et les relations entre les deux, il dcrit le

comportement d'un systme du point de vue d'un utilisateur.

Dans cette partie, nous identifions les besoins de loutil ainsi que les services offertes par

notre application.

Figure3.2 : diagramme de cas dutilisation

Lacteurde lapplication : le planificateurcest la seule personne qui le droit daccder

lapplication pour deffectuer lopration de dimensionnement, il doit donc tout dabord

sidentifier.

Par la suite il peut commencer la saisie des paramtres et les exigences de couverture et

capacit dans les onglets suivants: paramtres radio , paramtres abonnes , paramtres

eNodeB , Paramtres UE , Paramtres de la ligne dalimentation, UL-DL ,

Paramtres Systme .


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3.4.2. Le diagramme de classe

Le schma conu ci-dessus, le diagramme de classes UML, sera utile plus tard lors de

la conception de notre base de donnes. Ce diagramme qui a une structure statique dcrivent

la structure du systme en montrant leurs attributs, les oprations (ou mthodes), et les

relations entre les classes.

Dans notre cas, le diagramme de classes contient les principales classes utilises dans notre

application avec leurs diffrents attributs qui seront utiliss plus tard comme des paramtres,

ainsi que les relations entre les classes qui prcisent le fonctionnement de notre outil.

Figure3.3 : Diagramme de classe

3.4.3. Le diagramme de squence

Le diagramme de squence est une reprsentation squentielle des activits du

systme. Il permet de reprsenter les diffrentes priodes dactivit des objets. Une priode


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dactivit correspond au temps pendant lequel un objet effectue une action, soit directement,

soit par lintermdiaire dun autre objet qui lui sert de sous-traitant

3.4.3.1 .Diagramme de squence Authentification

Pour des raisons de scurit, seul ladministrateur a le droit daccs lapplication.Cette procdure se droule comme suit : Ladministrateur se connecte au systme et donne

son login et son mot de passe. Ensuite le systme vrifie lidentit de ladministrateur et

autorise sa connexion dans le cas de correspondance sinon un message de demande

dinscription saffiche.

Figure3.4. Diagramme de squence de authentification

3.4.3.2 .Diagramme de squence gnrale simplifiCe diagramme donne une ide gnrale sur la succession des tapes. Le planificateur

doit dabord saisir les paramtres ncessaires puis dimensionner pour afficher les rsultats

finaux.


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3.5. Lenvironnement de dveloppement

3.5.1. Langage de dveloppement : Java

Puisque nous cherchons dvelopper une application indpendante de toute

plateforme, java est le langage parfait qui rpond nos besoins, il est la fois un langage de

programmation orient objet et un environnement dexcution informatique portable cre par

Sun Microsystems. Il utilise les notions usuelles de la programmation oriente objet : la

notion des classes, dhritage, dinterface, de virtualit, de gnricit, Il est accompagn

dun ensemble norme de bibliothque standard couvrant de trs nombreux domaines,

notamment des bibliothques graphiques.

3.5.2. Technologies utilis :NetBeans (version 7.2.1)

Cest un environnement de dveloppement intgr (IDE) pour Java, plac en open

source par Sun en Juin 2000 sous licence CDDL (Common Development and Distribution

License). NetBeans est un outil pour les programmeurs pour crire, compiler, dboguer et

dployer des programmes.

Il est crit en java mais peut supporter nimporte quel langage de programmation.

3.5.3. IText

Cest une API permet de gnrer des documents PDF et HTML. Cette API est

disponible partir de la JDK 1.2.Il est facilement intgr en java.

Dans notre cas, nous avons utilis cet API pour laborer un rapport sous forme PDF, qui

rcapitule le rsultat de dimensionnement.

3.6. Dveloppent de loutil

Dans cette section, nous abordons la phase de dveloppement de loutil de

dimensionnement.

Notre outil consiste une solution de dimensionnement du rseau daccs mobile LTE, quifacilite par la suite la phase de planification.

Nous allons dcrire le manuel dutilisation par les interfaces suivantes.

3.6.1. Description de loutil

Notre outil IP PlanningTool dans sa version V1.0 assure les fonctionnalits suivantes :

-L'outil est conu pour effectuer des estimations la fois de la couverture et de la capacit. Il

effectue les calculs ncessaires, en fournissant le nombre de sites en se basant sur des entres

de l'utilisateur.


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-L'outil est essentiellement cens tre simple, son utilisation ne ncessite pas de formation.

Les entres et les sorties sont places sur des onglets distincts afin de faciliter lutilisateur la

tache.

-L'outil permet doptimiser le nbre des sites selon les rsultats obtenus par le

dimensionnement de capacit et de couverture.

Figure 3.6: Logo de IP PlanningTool

3.6.2. Interface dauthentification

La page daccueil de notre application est une page dauthentification qui sert

authentifier les utilisateurs de lapplication par un identifiant et un mot de passe accder

linterface principale. Si lidentifiant est non valide un message de demande cration de

compte saffiche. La figure suivante prouve cette condition :

Figure3.7. Interface dauthentification

3.6.3. Interface dinscription :

La figue ci-dessous prsente linterface dinscription. Un utilisateur doit crer un

compte qui contient son nom, prnom, email, identifiant et son mot de passe.


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Figure3.8 : Interface dinscription

3.6.4. Onglet paramtre Radio

Dans cet onglet le planificateur doit choisir :

Mode canal (epa5 , eva70, eta300) Urbanisation de la zone dimensionner (dense urbaine, urbaine, suburbaine, rurale)

Bande de frquence utilise (700,800,900,1700,1800,1900,2100,2600 MHz)

Probabilit de couverture qui doit tre assur.


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Figure3.9 : onglet paramtres radio

3.6.5.Onglet paramtre Abonnes

Cet onglet correspond au paramtres abonnes tel que :

la bande passante : (1.4 , 3 ,5 , 10, 15, 20 MHz)

Type dutilisateurs de cette zone : (standard, Business)

Type de services saffiche selon lutilisateur slectionn (VoIP, Web Browsing, FTP,

Video conferance)

Nombre des abonnes estim de la zone dimensionner.


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Figure3.10 : onglet paramtres abonnes

3.6.6.Onglet paramtre ENodeB et Onglet paramtre UE A ce niveau, le planificateur doit entrer les paramtres des UE et des eNodeB citant :

Puissance dantenne

Gain

Hauteur (station de base qui dpend du type de la zone)

Facteur de bruit.


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3.6.7. Onglet paramtres de la ligne de transmission

Les paramtres de cet onglet, comme indique la figure ci-dessous, dcrit la ligne

dalimentation pour en fin dduire la perte : le planificateur donc doit saisir le type de la ligne

utilis, sa longueur, le nombre des jumpers et connecteurs.

Figure3.13 : onglet paramtres de la ligne dalimentation

3.6.8. Onglet UL-DL

Cet onglet contient les paramtres pour un lien montant et un lien descendant. :

Facteur dinterfrence

Facteur de charge : (35%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% )


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Figure3.14 : onglet paramtres de la ligne dalimentation

3.6.9. Onglet paramtres systme :

Cet onglet est destin pour choisir le paramtrage du systme, tels que :

Nombre de PUCCH .

Type dantenne ( SIMO 2X1 , TxDiv 2X2, OLSM 2X2).

Type de site (1secteur, 3secteur).


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Figure3.15 : onglet paramtres systme

3.6.10. Onglet Solution :

Longlet de la solution regroupe le rsultat de dimensionnement .Il est destin

afficher : dbit binaire du service, Dbit binaire requis par RB, Nombre des RB par

utilisateurs, Attnuation max u signal, Puissance Transmise par RB, affaiblissement max du

parcours MAPL, Perte de shadowing, Pertes de pntration, Pertes de la ligne dalimentation,

pertes de jumpers, Perte de connecteurs, Marge dinterfrence, SINR dans la bordure de la

Cellule, Sensibilit du systme, Rayon de la cellule, Surface de la site, Distance intersites,

Nombre de sites par couverture , Nombre de sites par capacit, Dbit total, Dbit Cellulaire .


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Figure3.16 : onglet Solution

Partant des caractristiques des quipements, nous avons trouv que la couverture de

la totalit des 2.175 kmde zone du lac par un rseau LTE mobile ncessite le dploiement

de 5 stations de base, tri-sectorises, avec une surface de 103 mde pour combler les attentes

denviron de 3200 abonnes. La distance intersites est de3458 m.

3.6.11. Onglet Information :

Cet onglet informe lutilisateur sur le produit. Notre Outil IP Planning Tool est un

outils sophistiqu qui facilite la phase de dimensionnement et prpare la phase de

planification.


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Figure3.17 : onglet Information

3.7. Validation des rsultats obtenus

3.7.1. Processus de planification LTE

Le processus de planification LTE est bas sur lutilisation loutil ATOLL. Il permet

de raliser de multiples prdictions.

La figure suivante prsente les tapes suivre lors de la phase de planification:

Figure 3.18 : processus de planification

Pr-planification:

La phase de planification prliminaire est la phase de prparation avant de commencer la

planification relle du rseau. On doit collecter des informations sur la rgion : mode de vie,

les heures doccupation

Les critres de planification de rseau sont utiliss introduit loutil comme entre sont:

-cartes morphologique et topographique

- la zone gographique planifier

-Les informations de l'abonn, le nombre d'utilisateurs

-Trafic des utilisateurs, les heures de chargement du trafic.

-Les services attendus.

Ces paramtres ont t fournit par Tunisie Telecom.

pr-plannification planification Post

Planification optimisation


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- Transmetteur (contient une ou plusieurs antennes)

- Cellule

3.7.2.2. Zone gographique planifier

Nous allons choisir la zone du Lac, lieu du Tunisie Telecom.Nous limitons la zone tout dabord en forme hexagonale par :

-Computation zone(en rouge) : utilis pour dfinir la surface dans laquelle ATOLL prend en

considration les metteurs activent.

-Focus zone(en vert) :cest la zone exacte planifier, dans laquelle ATOLL gnre ses

rapport et statistiques.

La figure suivante prsente un aperu de la zone planifier, qui couvre un peu plus que 2.752

Km.

Figure3.19 : zone slectionne pour la planification

Cette zone se caractrise par une forte densit de population. Chaque couleur dsigne

la densit de la zone.

Le tableau suivant prsente la composition de cette zone:


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Figure3.20 : composition de la zone slectionne

3.7.2.3. Ajout des sites

Pour introduire les sites, nous avons choisi la mthode du motif hexagonal.

Nous ajoutons les sites ncessaires pour couvrir cette zone.

Figure3.21 : ajout des sites sur la zone slectionne

Nous activons les secteurs du site, on a des contraintes respecter :

-langle form par deux secteurs de deux sites voisins ne doit pas gale a 180 ou 0.


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Le choix idal est un angle gal 60 [180].

Figure3.22 : ajout des secteurs

Latoll nous offre un tableau qui dcrit en dtail la configuration de chaque site (voir

annexe).

Nous testons la couverture en activant les sites mis.

Figure3.23 : Activation des sites

Aprs lintroduction des sites par la mthode qui repose sur la forme hexagonale, onprocde loptimisation du rseau en dplaant les sites dont la morphologie du terrain

prsente un obstacle pour le champ de rayonnement de ses antennes, en modifiant les tilts et

les azimuts des antennes.

Loptimisation a t effectue sur trois phases, en se basant sur trois contraintes :

La couverture : effectuer des prdictions sur la couverture, puis des modifications et on

Recommence les prdictions jusqu aboutir un rsultat convainquant. La valeur seuil est de

-105 dBm( voir annexe A2.5)


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La qualit : une fois que la contrainte de couverture a t satisfaite, on passe la deuxime

phase qui se base sur Ec/I0 qui reflte la qualit du signal. De mme que la

premire phase, on effectue des prdictions, des modifications puis on refait les prdictions.

La valeur de Ec/I0 minimale est prise pour -15dB

La zone de couverture de chaque antenne : cette phase est essentielle vue quelle nous

renseigne sur les champs de chaque antenne. On peut alors voir les zones de chevauchement

des antennes, puis les rduire afin de minimiser linterfrence.

A la fin de la phase doptimisation qui se fait par une correction automatique par Atoll, les

rsultats sont illustrs dans lannexe (A2.7).

La zone du lac est bien couverte, on peut maintenant prendre les rsultats finaux de la

pl

Dimensionnement Et Planification d Un Reseau 4G LTE Pour Tunisie Telecom

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