Dunod.micro Ondes.tome1 eBooks Land

5/8/2018 Dunod.micro Ondes.tome1 eBooks Land - slidepdf.com

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Cycle de formation des ingénieurs en Télécommunications

Option :

Réseaux et Services Mobiles

Rapport de Projet de fin d’études

Thème :

Développement d’un outil de

dimensionnement du BSS EDGE

Réalisé par :

Salem LAABIDI

Encadrant (s) :

M. Sami TABBANE

Année universitaire : 2005/2006



A la mémoire de mon père,

A ma chère mère Fatma Fatma Fatma Fatma,

A mes frères Ibrahim, Mohsen, Khaled et Noureddine Ibrahim, Mohsen, Khaled et Noureddine Ibrahim, Mohsen, Khaled et Noureddine Ibrahim, Mohsen, Khaled et Noureddine ,

A mes soeurs Zohra Zohra Zohra Zohra et Halima Halima Halima Halima,

A tous mes amis,

A mes proches et ma famille,

A tous ceux que j’aime et qui m’aiment,

Je dédie ce modeste travail.

LAABIDI Salem



Remerciements Remerciements Remerciements Remerciements

Je ne pourrais commencer ce rapport sans présenter mes

remerciement les plus sincères à M. Sami TABBANE,

professeur à Sup’Com, qui n’a cessé de me guider et de me faire bénéficier de son grand savoir.

Je tiens à exprimer mes vifs remerciements à la direction

de l’école supérieure des communications de Tunis pour l’intérêt

qu’elle a porté à la formation de ses ingénieurs.

Mes sincères remerciements à tous mes enseignants pour

la qualité de l’enseignement qui ont bien voulu me partager leurs

connaissances.

Finalement, merci à toute personne qui m’a aidé pour la

réalisation de ce travail.



TABLE DE MATIÈRES SUP’COM

i

Table des matières Table des matières Table des matières Table des matières

Introduction Générale.......................................................................................................................1Chapitre 1 :.......................................................................................................................................3GSM et Migration vers EDGE.........................................................................................................3

1.1 -Introduction...........................................................................................................................31.2-GSM et l’intégration du GPRS : ............................................................................................41.2.1 -Réseau GSM ......................................................................................................................4

1.2.1.1-Présentation..................................................................................................................41.2.1.2 -Limitation du réseau GSM......................................................................................5

1.2.2 -Intégration du GPRS :....................................................................................................61.2.2.1 -Modifications et mises à jour nécessaires du réseau...............................................6

1.2.2.2 -Impact sur le réseau GSM.......................................................................................81.2.2.3 -Apport du GPRS .....................................................................................................9

1.3 -Enhanced Data rates for GSM Evolution: EDGE...............................................................101.3.1 -Architecture générale...................................................................................................101.3.2 -Mises à jour nécessaires...............................................................................................111.3.3 -Comparaison GPRS EDGE..........................................................................................12

1.3.3.1 -Modulation............................................................................................................121.3.3.2 -Codage ..................................................................................................................131.3.3.3 -Retransmission des paquets ..................................................................................13

1.3.4 -Services offerts par EDGE...........................................................................................141.3.5 -Indicateurs de performances : ......................................................................................14

1.3.5.1 -Les indicateurs du trafic........................................................................................151.3.5.2 -Les indicateurs de QoS .........................................................................................151.3.5.3 -Les indicateurs de disponibilité des ressources.....................................................16

1.4 -Interface radio .....................................................................................................................161.4.1 -Technique d’accès : Time Division Multiple Accès (TDMA) : ..................................161.4.2 -Structure de trame........................................................................................................171.4.3 -Canaux logiques du service paquet..............................................................................171.4.4 -Allocation dynamique des PDCH................................................................................18

1.5 -Conclusion : ........................................................................................................................18Chapitre 2 :.....................................................................................................................................19Modèle de dimensionnement du BSS pour le réseau EDGE .......................................................19

2.1 -Introduction.........................................................................................................................192.2 -Présentation GPRS/EDGE..................................................................................................19

2.2.1 Codage canal .................................................................................................................202.2.2 -Adaptation du lien et la redondance incrémentale :.....................................................22

2.3 –Problématique.....................................................................................................................242.4 -Dimensionnement du BSS ..................................................................................................24

2.4.1 -Modèle adopté pour le dimensionnement....................................................................242.4.2 -Dimensionnement de l’interface Um...........................................................................27

2.4.2.1 -La capacité utile d’un PDCH ................................................................................282.4.2.2 -Trafic généré à l’heure de pointe ..........................................................................282.4.2.3 -Débit global en se referant au débit cible par utilisateur ......................................29



TABLE DE MATIÈRES SUP’COM

ii

2.4.3 -Dimensionnement de la BTS .......................................................................................302.5 -Dimensionnement des liens de transmission ......................................................................30

2.5.1 -Interface A-bis .............................................................................................................30

2.5.1.1 -L’allocation des ressources sur l’interface Abis ...................................................312.5.1.2 -L’allocation dynamique des ressources Abis........................................................32

2.5.2 -Interface A-ter..............................................................................................................332.5.3 -Interface Gb .................................................................................................................35

2.5.3.1 -Le débit global : ....................................................................................................362.5.3.2 -Débit global au niveau de l’interface Gb :............................................................362.5.3.3 -Les canaux Gb.......................................................................................................36

2.6 -Conclusion ..........................................................................................................................37Chapitre 3 :.....................................................................................................................................38Présentation de l’outil de dimensionnement ..................................................................................38

3.1 -Introduction.........................................................................................................................38

3.2 -Spécifications des besoins...................................................................................................393.3 -Présentation de l’outil .........................................................................................................43

3.3.1 -Schéma fonctionnel......................................................................................................433.3.2 -Utilisation de l’outil .....................................................................................................443.3.3 -Tests des quelques scénarii ..........................................................................................49

3.4 –Conclusion..........................................................................................................................53Conclusion Générale ......................................................................................................................54Bibliographie..................................................................................................................................55



LISTE DES FIGURES SUP’COM

iii

Liste des figures Liste des figures Liste des figures Liste des figures

Figure 1.1 -Architecture du réseau GSM ........................................................................................5Figure 1.2 - Architecture du réseau GPRS......................................................................................7Figure 1.3 -L’architecture du EDGE (modifications par rapport GSM et GPRS)........................11Figure 1.4 -Modulation (8 PSK) utilisée par EDGE .....................................................................12Figure 1.5 -Types de codages GPRS et EDGE .............................................................................13

Figure 2.1 -Plan de transmission des données...............................................................................22

Figure 2.2 -Relation entre les tailles de blocs RLC et les schémas de codage EDGE..................23Figure 2.3 -Modèle de dimensionnement du BSS EDGE.............................................................25Figure 2.4 -Première procédure de dimensionnement des PDCH.................................................27Figure 2.5 -Processus de dimensionnement de l’interface A-ter...................................................34Figure 2.6 -Procédure de dimensionnement Gb............................................................................36

Figure 3.1 -Procédure de calcul du débit global............................................................................41Figure 3.2 -Schéma fonctionnel de l’outil.....................................................................................43Figure 3.3 -L’écran d’accueil de l’outil BEDN.............................................................................45Figure 3.4 - Fenêtre d’authentification..........................................................................................45Figure 3.5 -Fenêtre d’acquisition des données générales pour le dimensionnement ....................46

Figure 3.6 -Fenêtre d’acquisition des données après la validation du nombre des BTS...............47Figure 3.7 -Fenêtre spécifique pour chaque BTS..........................................................................48Figure 3.8 -Fenêtre de résultats généraux .....................................................................................48Figure 3.9 -Modèle de trafic pour l’intégration du GPRS.............................................................49Figure 3.10 -Résultats généraux pour le scénario1 .......................................................................50Figure 3.11 -Résultats généraux pour le scénario 2 : 1er cas .........................................................51Figure 3.12 -Résultats généraux pour le scénario 2 : 2eme cas.....................................................52



LISTE DES TABLEAUX SUP’COM

iv

Liste des tableaux Liste des tableaux Liste des tableaux Liste des tableaux

Tableau 2.1- Débit RLC par type de codage (GPRS/EDGE).........................................................21

Tableau 2.2-Exemple d’un modèle de trafic ..................................................................................25

Tableau 2.3 -Exemple de profils d’abonnés...................................................................................26



LISTE DES ABRÉVIATIONS SUP’COM

v

Liste des abréviations Liste des abréviations Liste des abréviations Liste des abréviations

AAUC: AUthentification Center

BBER: Bit Error RateBLER: Block Error RateBSC: Base Station Controler BSS: Base Station Sub-systemBSSGP: BSS GPRS ProtocolBTS: Base Transceiver StationBEDT: BSS EDGE Dimensionning Tool

CCCU: Channel Codec UnitCS: Coding Scheme / Circuit Service

EECSD: Enhanced Circuit-Switched DataEDGE: Enhanced Data rates for the GSM EvolutionEGPRS: Enhanced GPRSEIR: Equipment Identity Register ETSI: European Telecommunication Standard Institute

F FDMA: Frequency Division Multiple Access

GG: GenerationGGSN: Gateway GPRS Support NodeGMSC: Gateway MSCGMSK: Gaussian Minimum Shift KeyingGPRS: General Packet Radio ServiceGSM: Global System for Mobile communication

H

HLR: Home Location Register HP : Heure de Pointe

IIP: Internet ProtocolIT : Intervalle de TempsITU : International Telecommunication Union

K Kbps : Kilobits par seconde

LLLC: Logical Link Control



LISTE DES ABRÉVIATIONS SUP’COM

vi

MMAC: Medium Access ControlMCS: Modulation Coding Scheme

MMS: Multimedia Message ServiceMS: Mobile StationMSC: Mobile services Switching Center

N NSS: Network Sub-System

OOSS: Operation Sub-System

PPACCH: Packet Associated Control Channel

PAGCH: Packet Access Grant ChannelPBCCH: Packet Broadcast Control ChannelPCCCH: Packet Common Control ChannelPCU: Packet Control UnitPDCH: Packet Data ChannelPDTCH: Packet Data Transfert Channel PLMN: Public Land Mobile Network PPCH: Packet Paging Access ChannelPRACH: Packet Random Access ChannelPS: Packet ServicePSK: Phase Shift Keying

PTCCH: Packet Timing Control ChannelR RLC: Radio Link ControlRTC: Réseau téléphonique commuté

SSGSN: Serving GPRS Support NodeSMS: Short Message ServiceSNDCP: Sub network Dependent Convergence Protocol

TTBF: Temporary Block Flow

TCH: Traffic CHannelTCP: Transport Control protocolTDMA: Temporary Division Multiple AccessTS: Time Slot

UUMTS: Universal Mobile Telecommunications System

VVLR: Visitor Location Register



I NTRODUCTION GÉNÉRALE

PROJET DE FIN D’ÉTUDE – 2005/2006 – 1

Introduction Générale Introduction Générale Introduction Générale Introduction Générale

L'évolution technologique nous amènera d'ici quelques années à une nouvelle révolution,

celle de l'Internet mobile. L'entrée dans le monde de l'information et de la communication a

débuté par l'insertion progressive des téléphones fixes, des premiers postes radio et de télévision

puis, quelques décennies plus tard, s'est poursuivie par la micro-informatique (permettant l'accès

à l’Internet) et enfin par la téléphonie mobile accompagnée a nos jours des plusieurs services

paroles et multimédia ainsi que l’Internet mobile.

La course à l’innovation est permanente, il faut que chacun des opérateurs offre des

contenus toujours plus nombreux et toujours plus variés. La condition exigeante au

développement d’applications telles la vidéo ou l’Internet mobile est l’augmentation des débits.

Le GSM (Global System for Mobile communication) 2ème génération de mobiles, est dépassé. La

solution dont le grand public a entendu parler ces dernières années n’est autre que l’UMTS

(Universal Mobile Telecommunication System), dite 3ème génération ou 3G. Mais, si elle est la

réponse technologique aux besoins des opérateurs elle possède un inconvénient majeur : son coût.Le coût de l’UMTS pour chaque opérateur est aujourd’hui de 100 millions d’euros pour la licence

et de quelques milliards pour l’infrastructure. Même si le prix initial de fut considérablement

réduit, il n’en reste pas moins que la 3G est trop chère. C’est pourquoi les opérateurs cherchent

des alternatives moins coûteuses et l’une d’entre elles est l’EDGE ( Enhanced Data Rates for

GSM Evolution), qui est présenté comme la génération 2.75. Les applications multimédias telles

que la transmission de photos, de sons et de vidéos sont recherchées. EDGE est vu par certains

comme une alternative ou un complément à l'UMTS. La norme UMTS impose en effet de

déployer un nouveau réseau physique et donc des investissements très lourds pour les opérateurs.

Le standard EDGE vise à optimiser la partie radio d’un réseau mobile sur la partie Data afin

d’augmenter les débits principalement en voie descendante.

La norme EDGE est une norme de téléphonie mobile, une évolution du GSM en utilisant

les éléments du réseau existant. Elle s'avère d'une part être une excellente alternative de l'UMTS

pour les opérateurs disposant d'un réseau existant GSM, pour offrir les mêmes services à haut



I NTRODUCTION GÉNÉRALE


débits, et d'autre part être la préparation/amélioration de l'offre de services en vue du lancement

d'un réseau 3G qui est malgré tout une condition nécessaire pour les utilisateurs en zone urbaine

dense.

EDGE est un service rajouté au réseau GSM existant. Son intégration nécessite la mise en

place d’une infrastructure IP basé sur la commutation de paquets. Ainsi, l’intégration du EDGE

nécessite, l’utilisation d’un nouveau type de modulation, l’introduction d’autres équipements, la

configuration de ces équipements et le dimensionnement des interfaces qui les relient.

Le but de ce projet est d’estimer les besoins en ressources BSS pour l’introduction du

EDGE, pour satisfaire à ces besoins, nous allons développer un outil de dimensionnement des

ressources du sous-système radio du réseau EDGE.

Dans une première partie nous entamons la partie d’évolution du GSM vers EDGE. Dans

ce chapitre nous nous intéressons à l’étude des principaux concepts ou modifications nécessaires

pour l’intégration du EDGE.

Dans la deuxième partie, se basant sur un modèle de trafic, nous élaborons une procédurede dimensionnement des canaux PDCH ainsi que les interfaces de liaisons entre équipements du

BSS.

Enfin, nous entamons la partie présentation de la réalisation de l’outil de

dimensionnement précédée par une étape des spécifications des besoins. Vers la fin, nous

utilisons l’outil pour les tests des quelques scénarii d’introduction des services GPRS/EDGE.



Chapitre 1 – GSM ET MIGRATION VERS EDGE


Chapitre 1Chapitre 1Chapitre 1Chapitre 1 ::::

GSM et Migration vers EDGE GSM et Migration vers EDGE GSM et Migration vers EDGE GSM et Migration vers EDGE

1.1 -Introduction

Le réseau GSM est conçu essentiellement pour la transmission de la voix. Il est fondé sur

la commutation de circuits, et ne permet pas de dépasser un débit de 9.6 Kbps en transmission de

données. Le succès des réseaux GSM a montré également ses limitations pour faire face à la

demande sans cesse croissante d'échange de données. Les réseaux décrits précédemment

s'appuient tous sur un mode circuit. Pour la modulation TDMA, un intervalle de temps (IT)

constitue une ressource dédiée pour une voie de parole ou d'acheminement de données. De cette

façon la capacité réseau assure la ressource mais la limite, même aux périodes où il serait

possible d'acheminer des volumes plus conséquents.

La technologie GPRS constitue un élément de réponse par un réseau en "overlay" du

réseau GSM existant. Il impacte directement les sous-systèmes radio, réseau et la supervision de

réseau. Ceci représente une solution intermédiaire pour une éventuelle évolution vers l’EDGE,

conçue pour l’augmentation des débits de transmission des données.

La technologie EDGE quant à elle devrait être déployée afin de fournir un pont entre les

technologies de deuxième et les technologies de troisième génération comme UMTS.

Dans ce chapitre, nous présentons l’évolution GSM vers EDGE passant par GPRS ainsi

que les modifications nécessaires sur le réseau. Puis nous étudions les types de services offerts

par EDGE, qui est une évolution du GPRS, ainsi qu’une étude de l’interface radio du tel réseau.





1.2-GSM et l’intégration du GPRS :

1.2.1 -Réseau GSM1.2.1.1-Présentation

Le GSM (Global System for Mobile Communications), première norme de téléphonie

cellulaire de seconde génération qui soit pleinement numérique, fournit des services de

transmission de la voix et éventuellement de données à bas débit (9.6 Kbps) dans un

environnement mobile. L'architecture du réseau GSM repose sur un ensemble d'équipements

spécifiques aux réseaux mobiles.

Architecture du GSM

Au sein d’un réseau cellulaire GSM nous distinguons généralement trois sous systèmes :

Le sous-système radio (BSS, Base Station Sub-System), Le sous système réseau fixe

(NSS : Network Sub-System) et le sous système d’exploitation et de maintenance (OSS :

Operation Sub-System). [1]

Le sous-système Radio: Comprend les stations de base et leurs contrôleurs. Il assure

les transmissions radioélectriques et gère les ressources radio.

Le sous-système réseau fixe : Comprend des commutateurs (MSC) et des bases dedonnées (VLR, HLR…), qui contiennent les fonctions nécessaires à l'établissement

des appels et à la mobilité.

Le sous système d’exploitation et de maintenance: Ce sous-système est branché aux

différents éléments du sous-système réseau de même qu’aux contrôleurs de station de

base (BSC). Il permet à l’opérateur une exploitation, maintenance et administration

centralisée de son réseau.





Figure 1.1 -Architecture du réseau GSM

1.2.1.2 -Limitation du réseau GSM

Le GSM est conçu essentiellement pour la communication vocale. Pour maintenir sa

croissance, les concepteurs des systèmes de télécommunications ont pensé à le faire évoluer afin

d’offrir d’autres services tels que l’accès à l’Internet et la transmission de données.

Etant un réseau en mode circuit, le GSM ne pouvait plus répondre aux nouvelles

exigences introduites par les nouvelles applications en terme de débit et d’efficacité spectrale. En

effet, l’ accès à l’ Internet nécessite un débit beaucoup plus supérieur que celui offert par le GSM

(9,6 Kbps) et d’ autre part la technique de commutation de paquet est préférable chaque fois qu’il

s’agit d’ une transmission de données.

BTS

BTS

BTS

BSC

MSC

GMSC

BSC

VLR HLR

AUC

EIR

BTS Base Tranceiver Station MS Mobile StationBSC Base Station Controller HLR Home Location Register BSS Base Station Subsystem VLR Visited Location Register MSC Mobile switching center AUC Authentication Center GMSC Getaway MSC EIR Equipement Identity Register

MS





1.2.2 -Intégration du GPRS :

Le GPRS (General Packet Radio Service) est l’initiative européenne au sein de l’ETSI

(1991) pour l’introduction de services multimédia sur un réseau mobile. La technologie GPRS est

communément appelée 2.5 G car elle est vue comme une transition de la transmission de données

bas débit en mode circuit du GSM, vers la transmission de données en mode paquet à très haut

débit de l’UMTS (système mobile de troisième génération).

1.2.2.1 -Modifications et mises à jour nécessaires du réseau

Le GPRS est une technologie plantée sur l’infrastructure GSM sans aucune licence. Elle

utilise les mêmes fréquences GSM 900/1800/1900 Mhz, seule l’architecture est sensiblementmodifiée. La figure 1.2 présente l’architecture GPRS (les éléments colorés ou noirs, sauf RTC,

représentent les éléments a jouter au réseau GSM existant). [1]

L’implantation du GPRS nécessite l’ajout :

o Le noeud de service GPRS : SGSN (Serving GPRS Support Node) est relié à un ou

plusieurs BSS. C’est un routeur qui gère les terminaux présents dans une zone donnée.

o Le noeud passerelle GPRS : GGSN (Gateway GPRS Support Node) est relié à un ou

plusieurs réseaux de données (éventuellement un autre réseau GPRS). Le GGSN est un routeur qui permet aux paquets venant des réseaux de données externes d’être acheminés vers le SGSN

du destinataire. Il est également capable d’envoyer les paquets sortants vers le réseau de données

adéquats

o L’implantation d’un PCU (dans le sous-système radio, qui gère les fonctions de

contrôle de puissance, d’adaptation du débit, de transmission et d’acquittement.

L’ensemble des SGSN, GGSN et éventuels routeurs IP vers des réseaux IP extérieurs

forme le réseau fédérateur GPRS. Chaque SGSN et GGSN possède une adresse IP fixe au sein de

ce réseau.





Figure 1.2 - Architecture du réseau GPRS

L’implantation du GPRS nécessite l’ajout :

o Le noeud de service GPRS (SGSN Serving GPRS Support Node) est relié à un ou

plusieurs BSS. C’est un routeur qui gère les terminaux présents dans une zone donnée.

o Le noeud passerelle GPRS (GGSN Gateway GPRS Support Node) est relié à un ou

plusieurs réseaux de données (éventuellement un autre réseau GPRS). Le GGSN est un routeur qui permet aux paquets venant des réseaux de données externes d’être acheminés vers le SGSN

du destinataire. Il est également capable d’envoyer les paquets sortants vers le réseau de données

adéquats

o L’implantation d’un PCU ( Packet Control Unit ) dans le sous-système radio, qui gère

les fonctions de contrôle de puissance, d’adaptation du débit, de transmission et d’acquittement.

BTS

BTS BSCMSC

HLR

MSC/VLR

RTC

SGSN GGSN External DataNetwork (Exp: Internet)

Gb

AbisA

SGSN: Serving GPRS Support NodeGGSN: Gateway GPRS Support NodePCU: Packet Control Unit

PCU

MS





L’ensemble des SGSN, GGSN et éventuels routeurs IP vers des réseaux IP extérieurs

forme le réseau fédérateur GPRS. Chaque SGSN et GGSN possède une adresse IP fixe au sein de

ce réseau.

Mises a jour nécessaires

Au niveau du BSS :

Au niveau des stations de bases nous introduisons la fonction CCU (Channel Codec Unit )

permettant la spécification du codage canal parmi quatre types de codage (CS1, CS2, CS3, CS4).

Le choix du type de codage est effectué par le PCU (Packet Controler Unit) en respectant un

compromis entre une bonne protection de l’information contre les erreurs canal et la

maximisation du débit d’échange. Le PCU peut être géographiquement situé dans la BTS, le BSCou le SGSN

Au niveau MSC/VLR :

Pour permettre à ce dernier de se connecter au SGSN, de supporter le transfert de SMS à

travers le GPRS et de gérer la mobilité combinée (GSM et GPRS),

Au niveau HLR :

Pour lui permettre de se connecter au SGSN et de gérer la mobilité.

1.2.2.2 -Impact sur le réseau GSM

Avec l’introduction du GPRS, un certain nombre de canaux radio sera nécessaire pour

faire écouler le trafic supplémentaire. Donc, un réseau, supportant déjà le trafic GSM, doit être

capable de supporter en plus le trafic GPRS. Ainsi, certaines extensions peuvent être nécessaires

pour permettre l’implantation du GPRS.

Dans cette partie, nous traitons les extensions possibles au niveau du sous-système radio

en étudiant l’impact de l’introduction du GPRS sur les TRX, les interfaces Abis et les

BSCs du réseau GSM existant.

L’impact sur les TRX

Chaque cellule du réseau GSM, déjà déployée, comporte un ensemble de TRXs

permettant d’écouler le trafic généré. Pour déployer le GPRS, l’opérateur a besoin de savoir s’il y

a des canaux radio disponibles (non utilisés par le GSM) au niveau des TRX déjà installés. Si

c’est le cas, alors le déploiement du GPRS n’a pas d’impact sur le sous-système radio. Dans le





cas contraire, il est nécessaire d’introduire un nouveau TRX et l’opérateur se trouve face aux

problèmes de densification d’un réseau.

L’impact sur l’interface Abis

Dans le cas où l’opérateur ajoute des TRX pour déployer le GPRS, il doit associer à

chaque nouveau TRX un time slot Abis s’il se limite à l’utilisation du CS-1 et CS-2 et deux time

slots Abis dans le cas de l’utilisation du CS-3 et CS-4.

1.2.2.3 -Apport du GPRS

Le GPRS est incontestablement une technologie prometteuse pour la convergence entre la

téléphonie mobile et l’Internet car il réutilise, moyennant quelques adaptations techniques, les

réseaux d’accès radio GSM ainsi que les procédures puissantes d’authentification et de gestion de

la mobilité implémentées dans le coeur du réseau et les terminaux GSM, ce qui en simplifie le

déploiement.

Par rapport au GSM, il permet une augmentation significative des débits de transmission

en allouant jusqu’ à 8 TSs par utilisateur. De plus, le débit offert peut varier en fonction du type

de l’application. En fait, le GPRS définit quatre formats de codage (CS : Coding Scheme) qui

donnent des débits par TCH variables pouvant atteindre 21.4 Kbps, c’est ce qui offre un débitmaximal théorique de 8 * 21.4, soit 171,2 Kbps.

Le GPRS repose sur un transport de données en mode paquet et utilise le protocole IP au

niveau du coeur de réseau, ce qui garantit une compatibilité maximale avec les Intranets et

l’Internet.

Le GPRS autorise le développement de nouveaux usages basés, par exemple, sur une

connexion permanente (« always on ») et une facturation des services en fonction du débit de

données transmis, et non plus proportionnellement à la durée de connexion comme c’est le cas du

GSM.

Le GPRS est un réseau orienté paquet adapté à la transmission de données. Il permet de

limiter l’utilisation des ressources aux périodes actives et mène ainsi à une utilisation plus

efficace de la précieuse bande passante. La mise en place du service GPRS sur le réseau GSM

actuel nécessite le rajout de nouvelles entités dédiées à l’acheminement de données en mode

paquet.





1.3 -Enhanced Data rates for GSM Evolution: EDGE

La norme EDGE ( Enhanced Data Rates for GSM Evolution) est une norme de téléphonie

mobile, une évolution du GSM. Cette technologie adopte une nouvelle modulation permettant

d’atteindre des débits plus élevés tout en utilisant le spectre radio GSM existant des opérateurs.

Bien qu’avec des débits limités par rapport aux technologies UMTS qui le suivent, le EDGE a la

capacité d’offrir presque tous les services 3G. Il constitue donc une solution intéressante pour un

opérateur qui désire offrir des services 3G à partir des ressources spectrales déjà existantes du

2G.

La technologie EDGE peut théoriquement atteindre un débit maximum de 473 kbit/s.Pratiquement, le débit (maximum) a été fixé au niveau du standard de la norme EDGE à 384

Kbps par l’ITU ( International Telecommunication Union) dans le but respecter la norme IMT-

2000 ( International Mobile Telecommunications-2000).

Le taux de transfert des données dépend non seulement de la modulation et du schéma de

codage mais également de la qualité du lien et du temps de propagation. La technique de mesure

d’un réseau EDGE est d’analyser chaque bloc de transmission composé de quatre séquences et

d’en estimer la probabilité d’erreur. En cas de problème, une adaptation automatique de la

modulation et du schéma de codage (donc du débit) est effectuée.

Pour pouvoir assurer un plus grand débit qu’avec le GPRS la méthode de modulation

EDGE réutilise structure, largeur et codage du canal ainsi que mécanismes existants et

fonctionnalités du GPRS.

La modulation utilisée pour la technologie EDGE est la modulation 8-PSK ( Phase Shift

Keying ). Dans cette méthode de modulation, 3 bits consécutifs sont représentés dans 1 symbole.

Chaque symbole est situé à égale distance sur le cercle complexe.

1.3.1 -Architecture générale

L’EDGE est l’évolution de la norme GSM et du système TDMA. Il peut être introduit

avec le déploiement:

od’une infrastructure basée sur la commutation de paquets : EGPRS





od’une infrastructure basée sur la commutation de circuits : ECSD

Dans cette partie, nous nous intéressons au réseau EDGE, nommé aussi EGPRS, basé sur

la commutation de paquets. En fait, ce dernier est une évolution du GPRS qui a pour but de

permettre des hauts débits sans avoir besoin à une licence 3G.

L’EDGE est une extension du réseau GPRS. Seule le sous-système radio est sensiblement

modifié. La figure1.3 représente l’architecture du EDGE :

Figure1.3 -L’architecture du EDGE (modifications par rapport GSM et GPRS)

1.3.2 -Mises à jour nécessaires

Le déploiement du EDGE nécessite :-La mise à niveau de la BSC et de la BTS,

-L’ajout d’un émetteur-récepteur au niveau de la BTS capable de supporter la modulation

EDGE.

-L’utilisation des terminales mobiles compatibles avec EDGE

EDGETranceiver

Base

TranceiverSubsystem

BaseStationController

HomeLocationRegister

EDGETranceiver

BaseTranceiverSubsystem

PacketControl

Unit

MobileSwitching

Center

VisitedLocationRegister

ServingGPRS

SupportNode

GatewayGPRS

SupportNode

EDGEMobile

StationGPRSMobileStation

EDGEMobileStation

GSM GPRS EDGE

Légende :





1.3.3 -Comparaison GPRS EDGE

L’EDGE est une nouvelle technologie qui permet, en spécifiant des nouvelles

modulations, l’augmentation des débits offerts. Dans ce qui suit, nous présentons les principales

différences entre l’EDGE et le GPRS. [4]

1.3.3.1 -Modulation

La modulation utilisée dans le GSM est la modulation GMSK, qui associe à chaque bit un

état. Pour atteindre des hauts débits par time slot, l’EDGE utilise la modulation 8-PSK. Avec

cette modulation, on a huit états (voir figure 1.4), Ainsi, le nombre de symboles transmis dans

une certaine période est le même que pour le GPRS mais cette fois, chaque symbole transmiscontient 3 bits donc le débit est accru.

Cependant, la contrepartie est que la distance entre symbole est moindre qu’avec le

GPRS. Le risque d’interférence inter-symbole s'en trouve accru. Si les conditions de réception

sont bonnes, cela ne pose pas de problèmes mais dans le cas contraire, il y aura des erreurs. Des

bits supplémentaires seront utilisés pour ajouter plus de codes de corrections d’erreurs afin de

recouvrer les données.

Figure 1.4 -Modulation (8 PSK) utilisée par EDGE





1.3.3.2 -Codage

La technologie GPRS possède 4 schémas de codages (CS1 à CS4) tandis qu’avec la

technologie EDGE 9 schémas sont possibles désignés MCS1 à MCS9. Par ailleurs, les 4 premiers

schémas de modulations utilisent la modulation GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying ) alors

que les 5 derniers utilisent la modulation 8-PSK. Le débit est très différent selon le schéma de

codage.

La capacité d’un time slot, dans le cas du GPRS, ne dépasse pas 21,4 Kbps avec CS- 4.

Pour le cas de l’EDGE, la capacité d’un time slot peut atteindre 59,2 Kbps. La figure1.5

représente les types de codage GPRS et EDGE ainsi que le débit d’un time slot pour chaque type

de codage.

Figure 1.5 -Types de codages GPRS et EDGE

1.3.3.3 -Retransmission des paquets

Dans le réseau GPRS, lors de la réception d’une trame erronée, la retransmission de cette

trame ce fait avec le type de codage d’origine, avec lequel la trame est envoyée la première fois.

Pour le cas de l’EDGE, la retransmission se fait avec le type de codage adéquat. Ceci est à cause

de la fonction de réassemblage des paquets introduite avec la technologie EDGE.





1.3.4 -Services offerts par EDGE

Média

L’écoute et le téléchargement de fichiers audio et vidéo deviennent accessibles. Cela

inclut regarder des nouvelles ( News), des bulletins météo, des vidéoclips, des bandes annonces de

films, etc. Le but est d’offrir les fonctionnalités des PDA et autres appareils multimédias mobiles.

Il est donc maintenant possible de consulter les courriers, naviguer sur le Web, lire des livres

digitaux, jouer en ligne, changer la sonnerie téléphone, etc... Le média dont il est question ici est

fréquemment associé aux SMS (Short Message Service) et MMS (Multimedia Messaging

Service).

Téléchargement d’applicationUne des caractéristiques principales des cellulaires de nouvelle génération est de faciliter

le téléchargement de programmes de toutes sortes. Que ce soit des jeux, des lecteurs médias, des

écrans de veille, des guides de restaurants ou de cinémas et des traducteurs linguistiques.

Messagerie

La messagerie comprend les applications point à point gérant les courriers, la messagerie

instantanée et les MMS permettant d’envoyer du texte, des photos ou des vidéos.

Connexion Internet

La connexion ressemble à l’accès Internet dont les portables jouissent habituellement :

visite de sites Web, gestion des courriers, transactions bancaires, accès aux Intranets corporatifs

et aux réseaux privés virtuels, amusements en ligne, réception de bulletins de nouvelles,

météorologiques ou sportifs, etc. . ..

Conférence Vidéo

Ce service permet à deux utilisateurs ou plus d’avoir une réunion virtuelle. Un membre

voit et écoute les autres en temps réel ou presque.

1.3.5 -Indicateurs de performances :

Après la phase de déploiement d’un réseau cellulaire, l’opérateur commence à analyser et

améliorer la performance de son réseau pour garantir une qualité de service acceptable. Cette

performance est évaluée à travers l’analyse des compteurs et des indicateurs.





Les compteurs sont récoltés à travers des processus de mesures réalisées sur des

intervalles de temps et liées aux événements survenus sur un équipement du réseau. Les

indicateurs sont obtenus par une combinaison de plusieurs compteurs [2].

Le trafic GPRS/EDGE, de type paquets, ne peut pas être contrôler de la même méthode

que le trafic GSM. Pour cette raison, on a besoin de définir de nouveaux indicateurs de

performance spécifiques au réseau EDGE ou GPRS.

Cette partie présente une vue générale sur les principaux indicateurs clés de performance

du réseau d’accès du EDGE.

1.3.5.1 -Les indicateurs du traficCes indicateurs permettent d’évaluer la charge du trafic écoulée sur les différentes entités

et interfaces du réseau GPRS. Ils fournissent les indications suivantes:

o Le nombre de transactions des demandes, succès et échec pour l’établissement d’un flux

montant ou d’un flux descendant

o La charge du trafic supportée par les canaux logiques pour optimiser le

dimensionnement des canaux : déterminer la charge du trafic écoulé pour le transfert des

données, débit utile et moyen par PDCH ainsi que le débit utile maximal.

o La charge du trafic qui concerne la procédure d’allocation des ressources : ces

indicateurs dérivant de la catégorie indicateurs de trafic, présentent des informations sur

l’allocation des ressources pour écouler le trafic. On trouve parmi eux : le nombre des PDCH

à allouer dynamiquement ainsi que le nombre des canaux de trafic voix et data (PDCH) pour

circuler la totalité de trafic.

1.3.5.2 -Les indicateurs de QoS

Cette catégorie d’indicateurs caractérise trois domaines du réseau d’accès du GPRS.Ces domaines sont l’établissement des flux de données, le transfert des données et

l’allocation des ressources.

o Établissement des flux de données : Ces indicateurs de qualité de service fournissent des

indications correspondant à des événements survenus lors de la phase de l’établissement d’un

flux de données: (taux de succès, taux de blocage, taux d’échec d’établissement d’un flux des

données montant ou descendant).





o Transfert des données : Cet ensemble d’indicateurs présente des indications

correspondant à des événements qui ont des impacts sur la qualité de service qu’obtiendra

l’utilisateur (perte des blocs RLC, suspension de la liaison radio, usage des types de codage,

retransmission des bloc).

o Allocation des ressources : Pour le domaine d’allocation des ressources, la qualité de

service est évaluée par les indicateurs suivants (taux de succès ou d’échec d’allocation des

PDCH, taux de succès de réallocation des ressources pour l’établissement des flux de

données).

1.3.5.3 -Les indicateurs de disponibilité des ressources

Il s’agit d’une autre catégorie des indicateurs de performance du réseau GPRS qui informe

l’utilisateur sur la disponibilité des ressources.

o Interface Ater : Ce type d’indicateurs traduit la disponibilité des canaux Ater ainsi que le

respect de la probabilité de blocage définit sur tel lien.

o Interface Gb : Pour ce type d’indicateurs, qui évaluent la charge du trafic écoulé au niveau

de l’interface Gb.

o Interface Abis : traduit disponibilité des canaux Abis

1.4 -Interface radio

La couche physique se fonde sur les mêmes principes que le GSM. Elle est basé sur une

combinaison de TDMA (Time Division Multiple Acces) et FDMA ( Frequency Division Multiple

Acces). Les canaux de fréquence de 200 kHz de largeur; une trame TDMA dure 4,615s et se

compose de 8 TS. Comme en GSM les canaux physiques sont définis par une fréquence et une

paire de time slot pour l'uplink et le downlink . Les canaux logiques sont tracés sur les canaux

physiques pour le trafic de données et la signalisation. [3]

1.4.1 -Technique d’accès : Time Division Multiple Accès (TDMA) :

Chaque terminal utilise un intervalle de temps (IT) ou Time Slot (TS) dans une trame. La

trame temporelle de n ITs est périodique dans le temps et un terminal pourra donc transmettre

ses informations périodiquement dans l’IT qui lui a été attribué. L’obtention de débits importants

peut être effectuée en utilisant plusieurs slots par trame et par utilisateur. Le majeur inconvénient





des systèmes basés sur la technique TDMA est le nécessaire synchronisation entre mobiles et

station de base.

1.4.2 -Structure de trame

Le schéma d’accès et le TDMA avec 8 TS (canal physique) par porteuse. Le TS

GPRS/EDGE est appelé « Packet Data CHannel » (PDCH).

Pour le PDCH une structure de 52-multitrame est définie : ceci consiste en

*12 blocs de 4 trames consécutives

*2 trames idle (trames 25 et 51)

* 2 trames pour le PTCCH (trames 12 et 38)Plusieurs autres caractéristiques différentes du service circuit du GSM par exemple

l’utilisation du 52-multitrame (remplaçant 26-multitrame), un nouvel codage,

1.4.3 -Canaux logiques du service paquet

PDTCH (Packet Data Traffic Channel): C’est le canal qui véhicule les données utilisateur

en uplink ou downlink transfert de paquet.

PACCH ( Packet Associated Control CHannel): canal unidirectionnel utilisé pour lasignalisation du MS durant l’uplink ou downlink, le transfert des données paquet. Il est toujours

associé avec un PDTCH (ou PDCH) alloué à un MS.

PBCCH ( Packet Broadcast Control Channel): diffusion des informations du système

paquet.

PTCCH ( Packet Timing Control Channel) : canal bidirectionnel utilisé pour la mise à jour

adaptative du temps de synchronisation de l’information du MS.

PCCCH (Packet Common Control Channel) : utilisé pour initier le transfert des paquets.Composé des canaux logiques PRACH, PPCH, PAGCH.

*PRACH ( Packet Random Access Channel) : utilisé par le MS pour accéder au réseau.

*PPCH ( Packet Paging Channel): utilisé pour la recherche du MS ( paging ).

*PAGCH ( Packet Access Grant Channel): allocation des ressources pour le MS.





Définition des classes de multislots

Pour les débits plus élevés, un MS de GPRS peut utiliser plusieurs PDCHs par trame

TDMA. Le nombre maximum de TS qui peut être assigné au mobile sur l'uplink et sur le

downlink dépend du la possibilités de multislot de MS. Les classes de Multislot sont définies pour

un mobile par le nombre maximal des TS dans la réception et le nombre maximal de TS en

transmission. Ainsi, les nombres de TS utilisé peuvent être différents dans l'uplink et dans le

downlink , pour des services asymétriques.

1.4.4 -Allocation dynamique des PDCH

L'allocation dynamique de PDCH est employée pour la coordination entre le trafic aveccommutation à circuit et le trafic data du GPRS dans un même TRX. Puisque le service a

commutation des circuits doit être prioritaire, donc un paramètre, définissant le nombre maximale

des PDCH qui peuvent être alloués (MAX_PDCH_Group), doit être respecté : quand le nombre

maximal des TS est atteint alors on peut pas assigner des autres TS au trafic paquet. Dans le cas

d’augmentation du trafic a commutation des circuits (à indiquer par le BSC) on a recours aux TS

alloués au trafic data donc cette valeur maximale est automatiquement réduite de sorte qu’on aura

assez des TS alloués au trafic prioritaire (à commutation des circuits).

1.5 -Conclusion :

La technologie EDGE, rajoutée au réseau GSM, permet la transmission des données par

paquets avec des débits élevés pour le déployer, l’opérateur a besoin d’introduire des nouveaux

équipements et d’effectuer des mises a jour. On doit, donc, estimer les équipements nécessaires

et les liens qui les relient. Ainsi EDGE en dotant l’interface radio de schémas de modulation et de

codage plus efficace, il, EDGE, ouvre enfin le GSM aux systèmes de troisième génération. Lesdébits et plus généralement les services qu’offre EDGE respectent le cahier des charges de

l’Union Internationale des télécommunications (UIT) des systèmes 3G.

Dans le chapitre suivant, nous essayons d’élaborer un modèle pour le dimensionnement

BSS du EDGE. Ceci va nous permettre d’estimer le nombre des canaux de trafic paquet ainsi

qu’une configuration des interfaces A, Abis, et Gb et enfin les équipements nécessaires pour

l’introduction du EDGE.



CHAPITRE 2 – MODÈLE DE DIMENSIONNEMENT DU BSS POUR LE RÉSEAU EDGE


Chapitre 2 Chapitre 2 Chapitre 2 Chapitre 2 ::::

Modèle de Modèle de Modèle de Modèle de dimensionnement du dimensionnement du dimensionnement du dimensionnement du

BSS BSS BSS BSS pour le réseau EDGE pour le réseau EDGE pour le réseau EDGE pour le réseau EDGE

2.1 -Introduction

Après l’étude des principaux concepts d’intégration du EDGE, ainsi que les modifications

nécessaires dans le réseau existant, nous allons établir dans ce chapitre le modèle de

dimensionnement du BSS EDGE. Nous commençons par une présentation du réseau GPRS/EDGE du point de vue

changements interférents le dimensionnement. Puis on représente la problématique relative au

sujet traité. Ensuite définir un modèle de dimensionnement achevé d’un dimensionnement de

l’interface radio ainsi que les liens de transmission au sein du BSS.

2.2 -Présentation GPRS/EDGE

Le BSS se compose de la BTS ( Base Station Tranceiver ) et du BSC ( Base Station

Controller ). La BTS est composé de tout l'équipement de transmission et de réception radio. Il

fournit la couverture d’un secteur géographique particulier et est commandé par un BSC. Le

BSC manipule l'accès aux ressources radio ainsi que la transmission de données vers la station

mobile à travers l'interface Abis. Le débit binaire élevé fourni par EDGE augmente également la

demande sur le reste du chemin de réseau. La transmission sur l'interface Abis change

considérablement selon le type de codage utilisé.





EDGE s'adapte aux conditions courantes du canal. Pendant de bons états de canal ils

utilisent les schémas de codage ayant le débit le plus élevé. Dans le cas contraire ils augmentent

la protection d'erreur pour améliorer le taux d'erreur binaire (BER : Bit Error Rate) et pour

réduire de ce fait le besoin de retransmissions. EDGE a les possibilités de changer non seulement

le taux de codage de canal mais de changer également la technique de modulation utilisée. EDGE

a neuf différents codes de modulation (MCS : Modulation Coding Schemes). Du MCS1 au MCS4

l'utilisation de la modulation GMSK tandis que du MCS5 au MCS9 l’utilisation de la modulation

8-PSK. EDGE permet aussi d’effectuer des retransmissions de redondance incrémentale, ou

incremental redundancy, entre deux MCS de la même famille (voir 2.2.2). Cela revient àeffectuer la première tentative de transmission d’un paquet RLC avec une faible protection et, en

cas de mauvaise réception, de ne retransmettre que de la redondance, dont le décodage conjoint

avec le paquet initial améliore fortement la chance de recevoir correctement le paquet.

2.2.1 Codage canal

Le codage canal est le processus d'ajouter la redondance à un flux de données pour le

rendre plus résistant aux situations de la dégradation du lien de transmission (air libre). Cette

redondance est réalisée en ajoutant des bits supplémentaires qui sont employés pour détecter et,

dans certains cas, pour corriger les erreurs. Le résultat de ce codage canal est l’amélioration du

taux d’erreur binaire (BER) mais engendre une réduction du débit. Cependant, en raison de la

robustesse du flux de données on devrait exiger moins de retransmission qui traduit en résultat

final un débit amélioré. Le tableau 2.1 ci-dessous, montre les débits possibles avec chaque codage

disponible en GPRS et EDGE.





Modulation Codage Débit

CS-1 9.05 Kbps

CS-2 13.4 Kbps

CS-3 15.6 Kbps

G P R S

G M S K

CS-4 21.4 Kbps

MCS-1 8.8 Kbps

MCS-2 11.2 Kbps

MCS-3 14.8 Kbps

G M S K

MCS-4 17.5 Kbps

MCS-5 22.4 KbpsMCS-6 29.5 Kbps

MCS-7 44.8 Kbps

MCS-8 54.4 Kbps

E D G E

8 - P S K

MCS-9 59.2 Kbps

Tableau 2.1- Débit RLC par type de codage (GPRS/EDGE)

C’est qui est important est d’évaluer le débit utilisateur au niveau d'application. En raison

des en-têtes des couches multiples entre RLC/MAC et des couches application, la sortie

d'utilisateur est un peu moins que la sortie utile de RLC/MAC.

La prochaine figure montre les piles de protocole du EDGE (Figure 2.1):

Nous devons tenir compte des en-têtes LLC/SNDCP et IP/x25 pour évaluer la sortie au

niveau utilisateur qui dépend du code choisi.





Figure 2.1 -Plan de transmission des données

2.2.2 -Adaptation du lien et la redondance incrémentale :

L'addition de la redondance incrémentale combinée avec l'adaptation de lien est plus

performante comparée au simple processus d’adaptation du lien. La qualité de lien est mesurée

dans le downlink par le mobile et par la station de base en uplink . Cette information est employée

pour déterminer le code le plus approprié pour les conditions radio. Le code de modulation peut

être changé pour chaque bloc mais le taux d'adaptation dépend habituellement de l'intervalle de

mesure. EDGE ajoute également la redondance incrémentale à la qualité de lien radio. La

transmission initiale du bloc de données peut inclure peu de redondance. Si elle n'est pas

correctement reçue, l'information sera introduite avec plus de redondance à la prochaine

retransmission en envoyant le même bloc de données mais en employant un codage différent plus

résistant. Les blocs de données contenant des erreurs ne sont pas jetés mais sont stockés et

combinés avec chaque nouvelle retransmission jusqu'à ce que le bloc de données soit décodé avec

succès. Ce processus a comme conséquence un taux de codage inférieur. Ainsi, le débit maximal

réalisable par TS dépend des conditions du canal radio et ne peut pas être réalisée dans tous les

environnements. Trois longueurs de bloc sont définies pour les neuf codages. Ceci est fait pour

faciliter le processus de retransmission. Les trois longueurs de bloc de RLC et leurs MCSs

correspondants sont montrés sur la figure 2.2 ci-dessous. Un scénario d'exemple suit:

MCS9 porte deux blocs de RLC chaque un de 74 octets de taille. Si le rapport signal a

interférence est faible ou le bruit devient important une erreur de transmission peut se produire et

une retransmission sera demandée. Les blocs à 74 octets peuvent alors être retransmis en utilisant





MCS6 avec un bloc par quatre bursts GSM. Si le codage additionnel est exigé ceci peut être

encore segmenté en deux blocs secondaire de 37 octets, et chacun peut être transmis en utilisant

le MCS3. L'en-tête indiquerait que c'est une partie segmentée d’un bloc RLC de 74 octets et pas

d'un retransmission en utilisant des blocs de 37 octets. [4]

MCS-3

Family A 37 octets 37 octets 37 octets 37 octets

MCS-2

Family B 28 octets 28 octets 28 octets 28 octets

MCS-1

Family C 22 octets 22 octets

MCS-4

MCS-6

MCS-9

MCS-5

MCS-7

Figure 2.2 -Relation entre les tailles de blocs RLC et les schémas de codage EDGE

EDGE introduit la re-segmentation des blocs RLC. Des blocs déterminés pour contenir

des erreurs peuvent être retransmis utilisant un code plus robuste jusqu'à ce qu'ils soient

correctement reçus. Une plus grande taille de fenêtre est fournie en EDGE qui empêche la perte

de vitesse de la transmission, qui réduit alternativement la transmission inutile des blocs dus au

protocole de RLC. L'utilisation combinée de l'adaptation du lien et de la redondance incrémentaleaboutit à une augmentation de la capacité de système due au besoin réduit de retransmissions.

L'évolution d'un réseau au EDGE exige des changements relativement mineurs et les résultats

d'un gain plutôt significatif en performance et capacité.





2.3 –Problématique

Un opérateur, qui décide introduire l’EDGE au sein de l’infrastructure existante de son

réseau GSM ou GSM/GPRS, se trouve face à plusieurs choix et plusieurs prédictions à faire qui

compliquent la tâche. En effet, pour implanter EDGE, certains composants seront ajoutés aux

équipements du réseau GSM des autres équipements nécessitent une mise à jour. Dans ce projet,

nous nous intéressons essentiellement au sous-système radio du EDGE.

Une autre tâche, difficile à réaliser, concerne la prédiction du trafic qui écoulera sur le

réseau EDGE. Ce réseau est conçu pour la transmission des données avec des débits élevés.

Donc, un opérateur, souhaitant intégrer l’EDGE, a besoin de prévoir les services qui serontadoptés par ces abonnés ainsi que les débits souhaités par ces derniers.

L'objectif pour l'opérateur est de déterminer pour chaque BTS la manière qu'elle doit être

configurée (nombre des canaux de trafic nécessaires, ajout si nécessaire des TRX)

Le nombre de TRX nécessaire, déduit à partir nombre des canaux générés par

l’intégration des services de EDGE, peut être plus grand que le nombre de TRX déjà existant. En

cas de réseau existant, l'introduction du EDGE peut dans certaines situations (le trafic élevé dedonnées comparé à la capacité disponible dans une cellule) mènent à l'addition nécessaire de

TRX dans la BTS.

2.4 -Dimensionnement du BSS

2.4.1 -Modèle adopté pour le dimensionnement

Dans cette partie, il s’agit de définir une approche de dimensionnement du réseau

GPRS/EDGE (figure 2.3). Elle vise à donner à l'opérateur les règles et les recommandations pour

une conception de ce réseau a partir de la couverture el la capacité de l’interface radio aboutissant

à un dimensionnement des liens de transmission A-bis, A-ter, Gb. Donc, il s’agit de définir les

paramètres qui seront prises en considération pour le dimensionnement du sous-système radio du

EDGE puis concevoir les règles d’ingénierie à suivre.





Figure 2.3 -Modèle de dimensionnement du BSS EDGE

On commence premièrement par donner un modèle de trafic des données GPRS/EDGE.Quelques études au sujet des applications de données ont identifié qu'il y a principalement deux

types d'abonnés : ordinaires et affaires. En effet, les besoins d’un abonné affaire sont différents de

ceux d’un abonné ordinaire. Pour cette raison, il est plus judicieux de définir pour chaque type

d’abonnés : [3]

un profil qui représente le comportement de l’abonné. Ce profil spécifie le nombre de

jours d’activité par mois et le taux du trafic journalier écoulé pendant les heures chargées.

un ou plusieurs services dont chacun est caractérisé par un taux de pénétration dans la population GSM, un débit cible, un usage mensuel par abonné et une charge unitaire.

Ainsi un exemple du modèle de trafic peut représenté avec des débits moyens par rapport

au débit maximal atteint par EDGE par les tableaux 2.2 et 2.3 qui suivent :

Classe

d’abonnés

Services Taux de

pénétration

Débit

cible

Usage/abonné/

mois

Volume unitaire

(Ko)

Service 1 15% 20 Kbps 10 300

Service 2 10% 30 Kbps 20 100 A f f a i r e

Service 3 5% 25 Kbps 12 40


Service 2 2.5% 15 Kbps 2 100

O r d i n a i r e


Tableau 2.2-Exemple d’un modèle de trafic

Dimensionnementde l’interface air

Modèle du trafic Dimensionnement de l’interface A-ter

Dimensionnement de l’interface A-bis

Dimensionnement de l’interface Gb





Classe d’abonnés Nbr jours

actifs/mois

Nbr HP/jour Taux de trafic/ HP

Affaire 20 2 80%

Ordinaire 30 2 80%

Tableau 2.3 -Exemple de profils d’abonnés

Pour l’interface radio, puisqu’il s’agit d’une intégration des nouveaux services data sur un

réseau GSM (ou GPRS) existant, alors c’est le dimensionnement des canaux du trafic data qui

nous intéresse. Pour déterminer le nombre des PDCH nécessaires, il suffit de calculer le débitglobal par cellule, puis le diviser par la capacité d’un seul PDCH. Pour l’interface Gb on utilise le

débit global associé au BSC.

Dans le souci d’aboutir à des résultats plus corrects, il vaudrait mieux prendre en

considération la dégradation du débit théorique d’un PDCH. En effet, la capacité utile offerte à

l’abonné est inférieure à la capacité théorique vu les retransmissions possibles, en cas de

réception d’une trame erronée, et les entêtes ajoutées à une trame au cours de la transmission.

De même, il vaudrait mieux prendre en considération les débits réels supportés par

l’interface Gb. Puisque, au cours de la transmission des données du MS ( Mobile Station) vers le

SGSN, des entêtes et des informations de signalisation seront ajoutées.

Pour ceci on définit des paramètres nécessaires pour le dimensionnement du BSS

EDGE liés à l’environnement radio, au modèle de trafic et aux règles de dimensionnement.

Environnement radio :

BLER : BLock Error Rate

Type de codage

Le modèle de trafic :

Classe d’abonnés

Taux de pénétration EDGE dans la population GSM

Services offerts

Taux de pénétration d’un service dans la population EDGE

Volume du trafic généré par un abonné a l’heure de pointe





Règles de dimensionnement :

Capacité utile d’un PDCH

Débit global

Débit global au niveau Gb

Probabilité de satisfaction des abonnés

Taille moyenne d’un paquet des données

Taux de blocage au niveau de l’interface A-ter

2.4.2 -Dimensionnement de l’interface Um

L'évaluation de PDCH exigé dans une cellule ou BTS suppose la connaissance dumélange du trafic de chaque utilisateur et du nombre d'abonnés dans la cellule. Le nombre

d'abonnés EDGE peut être déduit du nombre des abonnés GSM, considérant des taux de

pénétration du EDGE dans la population GSM.

Figure2.4 -Première procédure de dimensionnement des canaux PDCH

Le nombre de PDCH nécessaires est le rapport entre le débit global par cellule et la

capacité utile d’un PDCH. Il s’agit, donc, de déterminer la capacité utile d’un PDCH et le débit

global (voir figure 2.4).

/

Trafic globalgénère à l’HP

/3600

Débit global Capacité d’unPDCH

Nombre de PDCH





2.4.2.1 -La capacité utile d’un PDCH

La capacité utile d’un PDCH, qu’obtiendra un abonné, doit être calculé au niveau de la

couche application. [3]

Le débit RLC est un débit théorique, qui subit une dégradation due à la retransmission des

trames erronées. Le taux d’erreur sur les trames, représenté par le BLER, définit le rapport du

nombre de trames erronées sur le nombre des trames reçues.

Débit_RLC_réel = Débit_RLC *(1-BLER) (2.1)

Le débit RLC réel subit aussi une dégradation à cause des entêtes LLC, SNDCP et IP

ajoutées à un bloc RLC et qui représentent une charge inutile pour l’abonné. Ces entêtes ont une

taille moyenne de 0,24 kbits. Donc, le coefficient de dégradation D est calculé comme suit :

D=0.24(kbits) paquetdumoyennetaille

(kbits) paquetdumoyennetaille

+(2.2)

Ainsi, le débit utile au niveau application est égal :

Débi_ utile = débi_ réel RLC D (2.3)

2.4.2.2 -Trafic généré à l’heure de pointe

Trafic_global = trafic_généré_par_1 abonné * nombre_des_abonnés (2.4)

Alors que le nombre des abonnés est déterminé en se referant au taux de pénétration duEDGE dans la population GSM :

Nombre_ des_abonnés_EDGE= nombre_des_abonnés_GSM * taux_de_pénétration_EDGE (2.5)

Dans le modèle qu’on adoptera on a fait une différentiation entre les services ainsi que

pour le type d’utilisateur. Alors le calcul du trafic se fait pour chaque service seul et pour chaque

catégorie des abonnés puis on fait la somme par catégories et par services. Alors connaissant le

nombre des abonnés d’affaire et celui d’abonnés ordinaire et en se referant au modèle du trafic

utilisé pour le calcul on déduit le trafic global à l’heure chargée ainsi que le débit global par

cellule. On obtiendra ainsi un débit moyen nécessaire dans la cellule à l’heure de pointe.

Puis on calcule le nombre moyen de PDCHs qui seront employés à l'heure occupée. Le

nombre de PDCH exigé changera de 0 à une valeur indéterminée, avec une moyenne le nombre

déjà calculé. Cette valeur indéterminée dépend de l'utilisation statistique de différentes

applications par tous les abonnés dans la cellule.





2.4.2.3 -Débit global en se referant au débit cible par utilisateur

Nous voulons définir une autre quantité qui décrit la quantité du trafic produite par tous

les utilisateurs pour calculer la charge maximale en trafic des données. Nous proposons de

définir la distribution du trafic total généré par tous les abonnés EDGE pour le calcul du débit

global. Pour cela, on peut supposer que le nombre d’abonnés simultanément en service suit une

loi de probabilité par exemple la loi binomiale. Les utilisateurs du service sont soit en service

soit hors service c'est-à-dire entrain d’utiliser des ressources radio ou non.

La probabilité que l’abonné est en service à un instant donné est p:

P=3600*cibledébit

chargéeheurel'àabonné par transmisVolume (2.6)

La probabilité que l’abonné est en service à un instant donné est P . alors que la

probabilité d’avoir k abonnés simultanément en service parmi N est :

P N (k) = C k N * p

k * (1-p)

(N-k)(2.7)

Ainsi on définit la probabilité d’avoir au plus k abonnés simultanément en service parmi

N par le fonction de répartition de loi binomiale :

F(k)=Prob(X = k) = =

K

i 0

C i N * p

i * (1-p)

(N-i) (2.8)

Avec X le nombre des abonnés en service. Le nombre maximum d’abonnés en service (k )

est déterminé en fixant la valeur de la fonction de répartition F(k) (appelée aussi la probabilité

de satisfaction des abonnés)

Le débit global est donc le produit de k et du débit cible.

Une fois qu'une " probabilité de QoS " (probabilité de satisfaction des abonnés) est fixée

par l'opérateur, le débit global est calculé et nous pouvons ainsi déterminer le nombre de

canaux PDCH à utiliser dans la cellule.

L'opérateur doit choisir sa stratégie d'introduction du EDGE, en plaçant la valeur des

paramètres employés pour configurer le mécanisme d'attribution de PDCH:

MIN_PDCH_GROUP: le nombre minimal des PDCH alloués de manière permanente pou

l’EDGE par cellule.

MAX_PDCH_GROUP : le nombre maximal des PDCH qui peuvent être alloués par

cellule.





MAX_PDCH_HIGH_LOAD: le nombre maximal des PDCH alloués par cellule en cas de

la congestion de Circuit-Switched service.

2.4.3 -Dimensionnement de la BTS

Dans la plupart des situations, l’EDGE sera introduit dans un réseau GSM existant. Deux

situations peuvent se produire:

Soit le réseau existant est surdimensionné, qui signifie que des time slots radio

peuvent être utilisés par GPRS/EDGE sans trop affecter la probabilité de

blocage pour des services a commutation de circuit (probabilité de blocage

toujours moins que 2%).

Soit qu’il n'y a pas assez capacité disponible pour manipuler les services CS et

les services PS avec le respect de la QoS de deux services. On a donc besoin

d’augmenter la capacité de la cellule pour supporter le trafic données ceci par

l’ajout d’un nombre des TRX suivant le nombre des PDCH nécessaire pour le

trafic paquet.

Deux décisions peuvent être prises par l'opérateur.

Garder le même nombre de TRX et priorité d'élasticité aux services aveccommutation à circuit (service voix), par le réglage des valeurs respectivement

plus basses et plus élevées pour le nombre de PDCH nécessaire au trafic

données.

Si le QOS visé ne peut pas être atteint avec les TRXs existant pour des services

de CS et EDGE, puis l'opérateur doit ajouter un nouveau TRX : Les débits

binaires élevés sont réalisables pour EDGE tout en ayant une basse probabilité

de blocage pour des services de CS.

2.5 -Dimensionnement des liens de transmission

2.5.1 -Interface A-bis

La technologie EDGE est conçue pour améliorer l’efficacité du transport de données sur

l’interface Air du système GSM ou GPRS. L’allocation des ressources sur l’interface Abis dans





le système GPRS (avec CS-1 et CS-2) repose sur une association statique entre les ressources de

l’interface Air et celles de l’interface Abis. Cette approche ne permet pas d’offrir des débits sur

l’interface Air qui dépassent les capacités de transmission d’un canal de l’interface Abis, soit

16Kbps. L’introduction du EDGE doit donc s’accompagner d’une modification de la politique

d’attribution des ressources sur l’interface Abis.

2.5.1.1 -L’allocation des ressources sur l’interface Abis

Chaque des TS par radio est statiquement associés à jusqu'à cinq TS Abis (1 TS d'Abis =

1 canal de 16Kbps). Plusieurs canaux Abis de 16 Kbps peuvent être nécessaires par 1 TS radio à

cause débits élevés résultant de la modulation 8-PSK utilisée qui dépassent le 16 Kbps dans la plupart des cas.

Selon le nombre de TS Abis, les possibilités de CS/MCS sont les suivantes :

- 1 TS Abis : CS1-CS2 et MCS1-MCS2

- 2 TS Abis : CS1-CS4 et MCS1-MCS5

- 3 TS Abis : MCS1-MCS6



L'étape précédente du calcul des dimensions d'interface Um fournit le nombre de TRX

supplémentaire pour faire face au trafic de données de paquet en chaque cellule. Deux cas

peuvent se produire:

1er cas : Aucun nouveau TRX n'a été ajouté pour faire face au trafic de données. Dans

ce cas, c’est le type de modulation utilisée qui précise le nombre des IT Abis par TS radio et pour

chaque type de codage on définit le nombre de TS Abis a utilisé2emecas : des nouveaux TRX ont été ajoutés pour faire face au trafic de données. Selon

le type de modulation on définit le nombre des IT Abis par TS radio. Prenant en compte le

nombre de TRX ajoutés ainsi on déduit la nouvelle configuration de l’interface Abis prenant en

compte le nombre de TS Abis par IT radio.





2.5.1.2 -L’allocation dynamique des ressources Abis

Les systèmes GPRS, et plus encore EDGE, ont été conçus pour supporter des débits qui

peuvent dépasser 16Kbps. La politique d’allocation des ressources sur l’interface Abis doit donc

être adaptée pour supporter ces nouveaux débits.[5]

Pour dépasser ces limitations, une solution consiste à allouer à la demande plusieurs

canaux sur l’interface Abis pour chaque Time Slot sur l’interface Air, ce qui revient à ouvrir des

micro-circuits de taille variable entre les stations mobiles (MS) et les contrôleurs de station de

base (BSC). Cette approche sera qualifiée d’ « approche micro-circuit » dans la suite. La seconde

solution consiste à allouer indépendamment les ressources sur les interfaces Air et Abis. Pour cela, des buffers doivent être implémentées au niveau des BTS. Cette approche est alors appelée

dans la suite « approche avec bufferisation ».

Le mode de réservation de ressources sur l’interface radio et l’Abis ne diffère suivant les

approches que pour le trafic de données. Pour l’approche « micro circuit », lorsqu’un BSC a des

paquets de données à transmettre, un micro circuit est établi entre le BSC et le mobile. Ce micro-

circuit est libéré lorsqu’un paquet IP est totalement transmis. La BTS a alors une simple

fonctionnalité de commutation de circuits. Dans l’approche « avec bufferisation », la

transmission est réalisée en deux temps : du BSC jusqu’à la BTS, puis de la BTS jusqu’au

mobile. La BTS implémente une pile qui lui permet de stocker quelques blocs RLC/MAC le

temps que des ressources soient disponibles pour la transmission sur la radio. Dans cette seconde

approche, la BTS fait de la commutation de blocs RLC/MAC.

L’allocation de ressources dépend du type de trafic considéré, voix ou données, et de

l’approche considérée, « micro circuit » ou « avec bufferisation ». On distingue trois types de

ressources sur chacune des interfaces : les ressources voix, les ressources de données et les

ressources mixtes. Les ressources mixtes peuvent être utilisées pour les deux types de trafic ; lavoix étant prioritaire.

L’allocation des ressources pour le transport de données dans l’approche « micro circuit »

consiste, pour le BSC, à allouer aux BTS un nombre de canaux sur l’interface Abis en relation

avec la capacité utilisée sur l’interface radio pour les différents TBF (Temporary Block Flow)

ouverts. A l’issu de la distribution, les ressources non utilisées peuvent être allouées à des BTS

qui en ont besoin. Le nombre de ressources utilisées par un mobile sur les interfaces Air et Abis





dépend également de la capacité multislot du mobile et du schéma de codage qu’il utilise. Par

exemple, un mobile de capacité multislot (4+1) utilisant un schéma de codage à 20Kbps pourra se

voir allouer jusqu’à 4 slots downlink sur l’interface Air et 8 canaux à 16Kbps sur l’interface Abis.

L’allocation des ressources pour le transport de données dans l’approche « avec

bufferisation » consiste à allouer aux BTS un nombre de canaux sur l’interface Abis

proportionnel au nombre de slots data qu’ils utilisent sur l’interface Air. Les ressources non

utilisées sont ensuite allouées aux BTS qui en ont besoin. Les ressources sur l’interface Air sont

allouées par les BTS en fonction du nombre de slots dont elles disposent.

Les différences de performances des approches « micro-circuit » et « avec bufferisation »

dépendent fortement de la configuration choisie pour l’interface Abis. Si l’on considère unnombre de ressources sur l’interface Abis identique au nombre de ressources sur l’interface Air,

pour une répartition des ressources identique, c’est l’approche « micro-circuit » qui se révèle être

la plus performante, notamment à cause du délais de transmission qui viennent fortement nuire à

l’approche « avec bufferisation ».

C’est l’augmentation des capacités de transmission de données sur l’interface Abis qui

met en évidence l’amélioration des performances de transmission. L’approche que nous

proposons consiste à transformer une partie des ressources dédiées au transport d’appels vocaux

en ressources utilisables pour le transport de données et préemptables au besoin pour écouler des

appels vocaux. On constate alors que cette reconfiguration de l’interface Abis améliore

sensiblement les performances de transmission. C’est l’approche « avec bufferisation » qui

bénéficie le plus de cette reconfiguration, tant en terme de taux que de délais de transmission.

Les liaisons de transmission utilisent des supports appelés liaison MIC. Ces liaisons

numériques véhiculent des trames de 32 IT. Chaque intervalle de temps à un débit de 64Kbps ou

de 16 Kbps. Pour déterminer le nombre des liaisons MICs nécessaires au raccordement d’une

station de base avec son contrôleur de station de base, il suffit de déduire le nombre des TS Abisnécessaire pour la transmission du trafic data et voix pour chque station de base.

2.5.2 -Interface A-ter

Afin de dimensionner les ressources d'A-ter requises pour trafic EDGE, on devrait

appliquer le processus suivant:





Figure 2.5 -Processus de dimensionnement de l’interface A-ter

Pour EDGE, il faut rappeler, tant que les TS radio sont utilisés pour EDGE, une ressource

A-ter doit être associée avec. Donc, La première étape consiste à sommer tous les nombres

moyens des TS alloués pour EDGE, par BSC, sur l’interface Radio à l’heure chargée.

Ensuite, en utilisant le fait que les ressources EDGE sont des processus aléatoires, on

utilise la loi d’Erlang B qui nous donnera, pour un taux de blocage donné (par exemple taux

de blocage de A-ter=10-4 =0.01%), le nombre de ressources A-ter EDGE nécessaire.

Finalement, en appliquant les schémas de multiplexage correspondants (généralement

4 :1), on détermine le nombre de TS multiplexés sur l’interface A-ter pour le transport du

trafic GPRS/EDGE.

On doit ajouter au nombre trouvé un minimum de 1 TS par BSC (2 pour la redondance) pour manipuler le lien de signalisation du trafic données.

Pour le trafic données EDGE comme pour l’interface Abis pour chaque TS radio on doit

associer la ressource A-ter nécessaire, à cause débit élevé engendré par l’utilisation de la

modulation MDP-8, donc pour chaque type de modulation GPRS/EDGE (CSi ou MCSi) on

associe un nombre de ressource A-ter pour chaque TS radio.

A : _ nombre moyen de PDCH

Loi d’Erlang B

Nombre de circuits de trafic EDGE

Nombre des MIC A-ter

-Règles de configuration





Le nombre de TS consacrés à EDGE peut être 4, 8, 15, 22, 29 par MIC multiplexé par A-

ter, et même plusieurs MICs complets peuvent être assignés à l’EDGE. Ces nombres doivent

inclure le(s) TS(s) consacré au lien de signalisation. En effet, il y a au minimum 1 TS de

signalisation par BSC, mais de préférence 2 pour des raisons de sécurité; ces 2 TS devraient être

placés sur des MICs A-ter différents.

Pour raison de sécurité, les TSs assignés à EDGE devraient être écartés sur différents

MIC A-ter. Cependant, quand il y a assez de trafic de EDGE pour remplir 2 MICs ou plus, il y a

un avantage pour consacrer des MICs complet à ce trafic plutôt que de se mélanger avec le trafic

de CS. Ceci évite de relier ces MICs de données au transcodeur ainsi on évite de gaspiller la

ressource du transcodeur

2.5.3 -Interface Gb

La règle de dimensionnement des canaux Gb doit tenir compte de la différence, due aux

couches intermédiaires, entre le débit offert à l’abonné et le débit au niveau de l’interface Gb :

couche transport : les entêtes IP, SNDCP, LLC : Nous devons tenir compte des entêtes

d'IP /SNDCP/LLC, selon la longueur moyenne de charge utile d'IP

taux de retransmissions au niveau LLC : Ce taux devrait être cependant très bas, et peutêtre négligé.

les entêtes BSSGP, NS, FR : La taille de l’entête dépend de le couche : 40 octets (FR : 6

octets, NS : 4 octets, BSSGP : 30 octets).

information de signalisation : représente 6% des informations a transmettre.





Figure 2.6 -Procédure de dimensionnement Gb

2.5.3.1 -Le débit global :

La même procédure utilisée pour le calcul du débit global spécifique à chaque cellule sera

utilisée, dans cette approche, pour le calcul du débit global spécifique à chaque BSC. Il suffit de

déterminer le nombre N des abonnés connectés aux BTS contrôlés par le BSC en question et fixer

la valeur de F(k) désirée.

2.5.3.2 -Débit global au niveau de l’interface Gb :

Lors de la transmission des paquets, des informations seront ajoutées :

Entêtes IP, SNDCP, LLC de taille 240 bits.

Information de signalisation qui représente 6% de la taille de l’information à

transmettre

Les entêtes BSSGP, NS de taille 320 bits

Ainsi, le débit global sera multiplié par un coefficient A pour déterminer le débit globalau niveau de l’interface Gb.

A=(kbits) paquetdumoyenneTaille

32.01,06*24).0(kbits) paquetdumoyenne(Taille ++(2.9)

2.5.3.3 -Les canaux Gb

Le nombre de time slots Gb nécessaires pour supporter le trafic EDGE est donc :

Time slots Gb =64

Kbits/s)(enGbniveauauglobalDébit(2.10)

Modèle du trafic

Débit global

Débit Gb global

Nombre des canaux Gb

Entêtes Gb

1TS Gb=64Kbits/s





2.6 -Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons définit le modèle de dimensionnement qui sera adopté pour

l’estimation du nombre des canaux PDCH nécessaires ainsi qu’un dimensionnement des liens de

transmission (Abis, Ater et Gb) et du BTS. En plus, ce modèle est un modèle de base qui sera

exploité pour le lancement des services EDGE. Il présente le modèle à implémenter pour la

réalisation de l’outil de dimensionnement. Au cours de la conception de ce modèle, certains

paramètres sont négligés. En fait, le trafic GPRS/ EDGE est irrégulier et la définition des

paramètres de dimensionnement est complexe.



Chapitre 3-PRÉSENTATION DE L’OUTIL DE DIMENSIONNEMENT


Chapitre 3Chapitre 3Chapitre 3Chapitre 3 ::::

Présentation de l’ Présentation de l’ Présentation de l’ Présentation de l’outil de outil de outil de outil de

dimensionnement dimensionnement dimensionnement dimensionnement

3.1 -Introduction

Après l’élaboration du modèle de dimensionnement BSS pour le réseau EDGE, nous

passons à développer l’outil BEDT « BSS EDGE Dimensionning Tool »

Pour le développement de l’outil trois phases sont importantes : la phase d’étude et de

spécification, la phase de conception et la phase de réalisation.

Dans la première phase d’étude et spécification des besoins, on établit les services du

système, les contraintes et les buts en consultant les utilisateurs du système. La seconde phase de

conception consiste à représenter les fonctions du système de manière à ce qu’elles soient

facilement transformables en un ou plusieurs programmes exécutables. Finalement, la phase de

réalisation. Au cours de cette étape, on implémente la conception de l’application en un ensemblede programmes ou d’unités de programmation qu’on appliquera sur des scénarii de l’introduction

du GPRS en premier temps puis l’introduction du EDGE.

Dans ce chapitre, nous présentons ces phases pour la réalisation de notre application.





3.2 -Spécifications des besoins

Avant la phase de la conception, nous spécifions les besoins fonctionnels que l’outil

BEDT ( BSS EDGE Dimensionning Tool) doit assurer. Ces besoins seront donc indispensables pour garantir la performance de l’outil. .

Les principales fonctionnalités du BEDT sont :

*La saisie des données techniques

*La modélisation du réseau EDGE

*Dimensionnement des canaux PDCH

*Dimensionnement des interfaces : A-bis, A-ter et Gb

L’utilisateur de l’outil a besoin d’indiquer le modèle du trafic EDGE écoulé sur le réseauen question. Ainsi l’outil doit permettre à l’utilisateur de

Associer à chaque classe d’abonnés (pour les services à étudier)

o Un taux de pénétration,

o Un nombre de jours d’activité par mois d’un abonné,

o Un taux du trafic journalier écoulé pendant les heures chargées,

o Un nombre d’heures chargées par jour.

Faire correspondre à chaque service les paramètres

o Un taux de pénétration dans la population GSM,

o Un débit cible qui sera représenté par le débit que l’opérateur désire offrir à

l’abonné,

o Un usage mensuel par abonné,

Saisir les données d’aspects générales caractérisant le réseau qui seront nécessaires pour

le dimensionnement

o La valeur moyenne du trafic GSM généré par un abonné ou choisir une valeur par défaut.

o Taux d’erreur binaire par bloc

o La taille moyenne d’un paquet des données

o Type de modulation utilisée

o Le nombre des BTS à dimensionner (en précisant le nombre maximal).





La modélisation du réseau

Il s’agit de déterminer certains paramètres représentant le réseau paramètres sont déduits

des données fournies et techniques. Détermination du nombre d’abonnés EDGE à l’heure chargée par service :

L’outil à réaliser doit calculer, pour chaque cellule, le nombre d’abonnés à l’heure chargée

par service. (Équation 2.5) en remplaçant dans l’équation le taux de pénétration EDGE par le taux

de pénétration de chaque service.

Calcul du nombre d’usage d’un service par abonné :

L’outil doit calculer, le nombre moyen d’usage d’un service par abonné. Ce nombre peut

être déduit à partir du volume mensuel, que génère l’abonné, et son profil.

Nombre_d'usage_par_abonné= jour par HPdenombre*mois par actifs joursde Nombre

HPsauxdu traficTauxmois par abonnéund'Usage(3.1)

Calcul du nombre d’usage d’un service dans chaque cellule:

Le nombre d’usage d’un service doit être calculé pour chaque cellule. Ce nombre est le

produit du nombre d’abonnés de ce service dans la cellule et du nombre d’usage de ce service.

Dans le cas du GPRS ou EDGE, plusieurs services sont offerts dont chacun est caractérisé

par temps de service.

Temps_de_service =cibleDébit

unitaireCharge (3.2)

Généralement, le service qui a un temps de service faible est plus exigeant en terme de

ressources. De ce fait, nous proposons de se limiter à déterminer le nombre d’abonnés

simultanément en service correspondant au service qui a le plus court temps de service. En effet,

si on détermine le nombre de tous les abonnés EDGE simultanément en service, on se trouve face

à plusieurs débit s cibles. Ainsi le calcul du débit global n’est plus évident.

Détermination du service dont le temps de service est le plus court (service_min).

Dimensionnement des PDCH

Le dimensionnement des PDCH revient à définir le nombre de time slots PDCH

nécessaires pour supporter le trafic EDGE écoulé. Pour le déduire, l’outil doit permettre de:

*saisir le taux d’erreur binaire par bloc.

*saisir la taille moyenne d’un paquet IP ou définir une valeur par défaut.





Détermination de la capacité réelle d’un PDCH :

Déterminer la capacité réelle d’un PDCH de chaque cellule en fonction de la taille

moyenne d’un paquet et du type de codage utilisé par la cellule. Donc, en se référant au tableau2.1 et a l’équation 2.3. L’outil doit déterminer le débit RLC d’un PDCH et ensuite le débit utile.

Détermination du débit maximal par cellule :

Figure 3.1 -Procédure de calcul du débit global

Nous étudierons ainsi dans cette partie un autre cas pour la distribution des abonnés. Le

nombre d’abonnés simultanément en service suit la loi de poisson de paramètre A.

La loi de poisson :La loi de poisson est une loi d’une variable aléatoire entière positive qui satisfait à :

P(X=k)=e- A

* Ak / k ! (3.3)

Un processus de calcul doit être implémenté pour que l’outil pourra déterminer le débit

maximal pour chaque cellule. Ce processus est présenté par les étapes suivantes :

-Détermination du paramètre de la loi de poisson tel que :

= 3600*cibleDébit* jour par BHdenombre*mois par actifs joursde Nombre

unitairecharge*HPsauxdu trafictaux*mois par usaged'nombre(3.4)

Données générales

Loi de poisson de paramètre `

Probabilité deSatisfaction des abonnés

Fonction de répartitionde la loi de poisson

Débit global

` = Nombre d’abonnés * Nombre d’usage/abonné * (Temps de service /3600)





Avec N le nombre des abonnés.

-On déduit ainsi la fonction F(k) du processus de poisson en faisant varier k de 0 jusqu’au

nombre total d’utilisateurs présents dans la cellule à l’heure chargée

(3.5)

-Détermination du nombre d’utilisateurs simultanément en service. Il s’agit de déterminer

la valeur de k qui lui correspond une valeur de F(k) est égale à la probabilité de satisfaction

(valeur fixée). La valeur de k représente le nombre d’utilisateurs simultanément en service.

-Détermination du débit global par cellule

Débit_global = Débit_cible(serv _ min)* nombre_d'utilisateurs_simultanément_en_service (3.6)

Calcul du nombre des PDCH :

L’outil doit calculer le nombre de PDCH nécessaires pour supporter le trafic EDGE

écoulé sur chaque cellule. Ce nombre est déterminé en divisant le débit instantané par la capacité

utile d’un PDCH.

Dimensionnement de l’interface Gb

Le dimensionnement des canaux Gb est une autre fonction primordiale, qui sera assurée

par l’outil. Cette fonction revient à déterminer le nombre de time slots Gb nécessaires. Pour cela,

l’outil doit importer certaines données nécessaires et faire certaines opérations de calculs.

La même procédure de calcul sera utilisée pour la détermination du débit maximal

spécifique à chaque zone.

Calculer le débit Gb global pour chaque zone

L’outil à réaliser doit calculer le débit Gb global pour chaque zone. Il doit calculer le

coefficient A (équation 2.9). Puis le multiplier par le débit maximal au niveau de la zone en

question.

Calculer le nombre des canaux Gb nécessaires pour chaque zone :L’outil doit calculer le nombre de time slots Gb nécessaires pour supporter le trafic EDGE

écoulé dans chaque zone. Ce nombre sera déduit du débit Gb au niveau de la zone en question

(équation 2.10).

Pour déduire le nombre de canaux Gb au niveau de chaque BSC, l’implémentation de la

procédure de calcul suivante est indispensable :

Calcul de la contribution du trafic supporté par BSC.





Calcul du nombre de time slots Gb au niveau de chaque BSC.

Dimensionnement de l’interface Abis :

Cette fonction revient à déterminer le nombre de time slots Abis nécessaires pour écouler le trafic data pour chaque BTS. Le calcul du nombre des TS Abis dépend due codage utilisé ou

choisi pour le dimensionnement tout en respectant les données énoncées en chap2 (2.5.2).

Dimensionnement de l’interface Ater

Le dimensionnement de l’interface Ater revient a déterminer le nombre des TS Ater

nécessaires pour chaque BSC pour la conduite du trafic data tout en respectant une probabilité de

blocage définit auparavant (par exemple : probabilité de blocage sur l’interface Ater =10 -4)

3.3 -Présentation de l’outil

3.3.1 -Schéma fonctionnel

Figure 3.2 -Schéma fonctionnel de l’outil

Comportementdes usagers

Données relativesau réseau

Dimensionnement descanaux PDCH pour

chaque zone (ou BTS)

Modélisationdu trafic paquet

Dimensionnement desliens de transmission

Interface Gb Interface Abis Interface Ater





Modélisation du trafic paquet :

On utilise ainsi le modèle définit dans le 2ieme chapitre qui consiste a partager les

abonnés en deux catégories : ordinaire et d’affaire. On précise les services à introduire ainsi queles caractéristiques de chaque service pour chaque type d’abonnés.

Comportement des usagers :

Dans cette phase, il s’agit de collecter les informations décrivant le comportement des

abonnés au sein du réseau. Pour chaque type d’abonnés on attribut un profil qui traduit l’activité

de l’abonné vis-à-vis du réseau.

Données relatives au réseau :

Consiste a des paramètres a définir auparavant ou introduites par l’utilisateur.

3.3.2 -Utilisation de l’outil

Choix du langage de programmation

Notre objectif est la réalisation d’un outil qui implémente les différentes phases du

processus de dimensionnement. Pour le développement de l’application nous avons opté pour le

Visual Basic comme un langage de programmation. Ce choix est motivé par sa simplicité et par

sa souplesse de manipulation, de développement des interfaces homme machine et del’implémentation du modèle de dimensionnement du sous-système radio du EDGE. Ce langage

simple permet de développer facilement des applications fonctionnant sur Windows ce qui est le

cas de notre application.

Présentation de l’outil

Une fois l’utilisateur est en face de la fenêtre principale de l’outil (Figure 3.3), il suffit de

cliquer sur le bouton ”Lancer” pour passer a une fenêtre d’authentification (Figure 3.4).





Figure 3.3 -L’écran d’accueil de l’outil BEDN

L’utilisateur doit donc saisir le nom d’utilisateur et le mot de passe, contrôler l’accès à

l’outil moyennant cette procédure d’authentification, la validation se fait en cliquant sur le bouton

”OK”.

Le contrôle d’accès à l’outil se fait moyennant une procédure d’authentification

Figure 3.4 - Fenêtre d’authentification

On passe ensuite à la fixation des paramètres généraux du réseau et du dimensionnement

(Figure 3.5). En premier lieu, l’utilisateur vérifie le modèle du trafic à adopter ainsi que le profil

des abonnés et s’il y’a modification on valide ceci par le bouton "OK". L’étape suivante consiste

à saisir le taux d’erreur binaire par bloc, le taux de pénétration EDGE, et la taille moyenne du

paquet des données et choisir le nombre des BTS. Une fois ceci est fait et en validant par le





bouton ”Valider” des liens directes avec des interfaces spécifiques chacun a une BTS s’affichent

sur la même interface (Figure 3.6) ainsi qu’un bouton intitulé récapitulatif pour afficher des

résultats généraux.

Figure 3.5 -Fenêtre d’acquisition des données générales pour le dimensionnement





Figure 3.6 -Fenêtre d’acquisition des données après la validation du nombre des BTS

Pour chaque BTS, l’utilisateur saisi le nombre des abonnés GSM ainsi que le type de

modulation utilisée et validant ceci par le bouton "Valider"(Figure 3.7). Des résultat s’affichent

simultanément concernant le nombre des abonnés EDGE, le nombre des PDCHs, le nombre des

TS Abis et le trafic voix en Erlang .





Figure 3.7 -Fenêtre spécifique pour chaque BTS

Figure 3.8 -Fenêtre de résultats généraux





Après avoir rempli le dimensionnement des BTS chacun seul on fait un retour vers la

fenêtre (en cliquant sur le bouton "Retour"). Pour visualiser des résultats généraux concernant le

dimensionnement des interfaces Abis, Ater et Gb ainsi que le nombre totale de la populationEDGE et le nombre des TRX à rajouté, alors en cliquant sur le bouton "Récapitulatif" puis le

bouton " Afficher" sur l’interface qui s’affiche (Figure 3.8).

3.3.3 -Tests des quelques scénarii

Nous allons aborder le dimensionnement du réseau GPRS /EDGE pour une zone de

10000 abonnés GSM, un taux de pénétration des services GPRS/EDGE de 10%. Cette zone et

couverte par 5 BTS. En premier on étudiera l’introduction du GPRS puis en deuxième lieu

l’introduction du EDGE.

Scénario 1 : ce scénario illustre la première phase de déploiement des services GPRS

illustrés dans le modèle de trafic (Figure 3.9).

Figure 3.9 -Modèle de trafic pour l’intégration du GPRS





Les résultats généraux de dimensionnement sont donnés par la fenêtre de la figure (3.10).

En effet pour l’intégration des services GPRS avec les débits mentionnés dans le modèle de trafic

au dessus, on a besoin de 3 TS additionnels sur l’interface radio (canaux PDCH) voir doncl’ajout au total de 5 TRX pour cette zone (au moyenne 1 TRX par BTS) le trafic généré par

l’intégration d’un tel service sur l’interface Gb nécessite 10 TS Gb. Quand a l’interface Abis on a

besoin de 34 IT Abis supplémentaires pour supporter le trafic ajouté ce qui engendre l’addition d’

1 MIC Ater.

Figure 3.10 -Résultats généraux pour le scénario1

Scénario 2 : ce scénario illustre l’intégration du service EDGE pour la même zone.

Lors de dimensionnement on a utilisé un débit utile moyen par PDCH de 30 Kbps.

1er

cas : utilisation du même modèle de trafic qui a été utilisé pour l’introduction du GPRS.

Selon ce scénario le déploiement d’un tel service nécessite (Figure 3.11) :

*L’ajout de 19 canaux PDCH soit don 3 TRX pour toute zone

*Le même nombre des TS Gb que le scénario 1 (10 TS Gb)

*Sur l’interface Abis, on a besoin de plus de capacité (57 TS Abis)

*L’ajout de 3 MIC Ater





Comparé au premier scénario on a besoin moins de TS radio mais plus de capacité sur

l’interface Abis et Ater. Puisque le nombre des canaux PDCH nécessaires pour ce deuxième

scénario est inférieur qu’au premier alors l’ajout d’un même nombre des canaux qu’au scénario 1nous permet soit d’écouler le même trafic avec des débits supérieurs (amélioration des services

GPRS) soit la possibilité de l’intégration des nouveaux services à débit élevé.

Contrairement a cette amélioration possible du débit on a besoin de plus de ressources

Abis et par conséquence des ressources Ater. Pour remédier a ce problème on a recours a

l’allocation dynamique des ressources Abis (Abis dynamique voir 2.5.1.2). Cette solution nous

permet d’allouer les ressources Abis dynamiquement entre le trafic voix et data avec la priorité

du trafic voix. On peut fixer un nombre des TS Abis destinés seulement au trafic voix, des autres

destinés en permanence pour le trafic data avec la réservation d’un nombre des TS pour une

allocation dynamique entre la voix et le data selon les besoins. Ainsi on peut réserver de la

capacité Abis et par conséquence nous permet de gagner énormément de capacité de l’interface A

(assure la liaison du BSS au MSC).

Figure 3.11 -Résultats généraux pour le scénario 2 : 1er cas





Avec l’introduction du EDGE avec un même nombre des canaux PDCH introduite lors

d’une intégration des services GPRS nous pouvant écouler le même trafic avec des débits

supérieurs que le GPRS. Mais ceci engendre une augmentation de capacité des interfaces Abis etAter.

2ième

cas : intégration des services EDGE nécessitant des débits supérieurs (Débits cibles autour

de 60 et 80 Kbps pour les services offerts) pour des volume de trafic supérieur (augmentation du

volume unitaire utilisé) pour la même population de 10000 abonnés GSM ave un taux de

pénétration EDGE de 10%.

Les résultats généraux de dimensionnement sont donnés par la fenêtre de la figure

(3.12). En effet pour écouler un tel trafic on a besoin pour cette zone d’ajouter 54 PDCH ce qui

engendre l’addition de 5 TRX EDGE et de 65 TS Gb. Aussi l’interface Abis augmente de

capacité de 162 TS et de 3 MIC Ater. Ce qui fait appel à l’allocation dynamique de l’interface

Abis pour diminuer la capacité et réserver enfin les ressources de l’interface A.

Figure 3.12 -Résultats généraux pour le scénario 2 : 2eme cas





3.4 –Conclusion

Dans ce chapitre nous avons présenté les principales étapes de l’implémentation de l’outil

BEDT«BSS EDGE Dimensionning Tool». Nous avons commencé par spécifier les différents

besoins que l’outil doit assurer. Puis, nous avons élaboré un schéma fonctionnel de l’outil.

Finalement, nous avons entamé la phase de la réalisation de l’outil, ainsi que l’explication de son

fonctionnement. Durant cette dernière phase, nous avons conçue des interfaces simples qui

facilitent la manipulation et l’exploitation de cet outil par l’utilisateur. Après la présentation de

l’outil on l’a utilisé pour tester deux exemples des scénarii d’introduction du GPRS puis du

EDGE dans une population peu dense.



CONCLUSION GÉNÉRALE


Conclusion Générale Conclusion Générale Conclusion Générale Conclusion Générale

Le BEDT est un outil de dimensionnement du sous-système radio du EDGE. En

exploitant les résultats qu’il fournit, l’opérateur peut décider les nouveaux équipements BSS à

introduire pour l’intégration du EDGE.

Dans ce but on a commencé par une étude générale du réseau GSM existant aussi que son

évolution au niveau architecturale et au niveau mis à jour nécessaire dans le cadre de l’intégration

du service EDGE dan ce réseau existant. Ensuite on a entamé l’élaboration d’un modèle de

dimensionnement des canaux PDCH et Gb ainsi que les interfaces Abis et Ater. Tout en se basant

sur un modèle de trafic bien définit. Suite a cette étude et en optant a ce modèle élaboré pour

spécifier nos besoins pour l’élaboration enfin de l’outil de dimensionnement du BSS. Enfin on a

étudié deux possibles scénarii d’introduction du GPRS et EDGE.

Le long de l’élaboration de ce travail, on a rencontré pas mal des difficultés résidant

essentiellement dans la phase de recherche préparant la partie de dimensionnement du BSS

EDGE. Surtout que cette norme est commercialisée très récemment. Alors la documentation reste

confidentielle restreinte aux opérateurs offrant ce service. Aussi EDGE est en phase de début de

commercialisation en Tunisie surtout après l’intégration du service GPRS dernièrement.

Le modèle de dimensionnement, ainsi défini, est un modèle de base que nous avons

adopté pour la réalisation de cet outil. Ce modèle se base sur les paramètres de dimensionnent

disponibles. Mais, avec la mise en place du réseau GPRS/EDGE, d’autres paramètres serontdisponibles et peuvent intervenir pour la définition des règles de dimensionnement. Ainsi, le

modèle peut être amélioré et répondre à d’autres besoins comme l’optimisation du réseau EDGE.



Bibliographie


Bibliographie Bibliographie Bibliographie Bibliographie

Livres et articles

[1] Sami Tabbane, Xavier Lagrange, Philipe Godlewski, «Réseaux GSM-DCS », Hermes,

Paris, 1999.

[2] Sami Tabbane, « Ingénierie des réseau cellulaires », Hermes, Paris, 2002.

[3] Sami Tabbane, «Ingénierie des réseaux mobiles», Sup’Com, cours INDP3 Option

Réseaux et Services Mobiles, 2005/2006.

[4] Emmanuel Seurre, Patrick Savelli, Pierre-Jean Pietri, « EDGE for Mobile Internet », Artech House, Boston, 2003.

[5] Nicolas.Dailly, Philippe.Martins, Philippe.Godlewski « Evaluation des performances de

l’Abis dynamique pour E-GPRS», Colloque Francophone sur l'Ingénierie des Protocoles,

Bordeaux, 2005.

[6] Georges Nogueira, Bruno Baynat, Pierre Eisenmann, « An Analytical Model for the

Dimensioning of a GPRS/EDGE», MobiCom’05, Cologne, 2005.

Sites web

[7] www.ericsson.com

[8] www.nokia.com



Résumé :

L’introduction du EDGE sur la base du réseau GSM existant semble être

une solution efficace pour lancer des services données à haut débit. Ce projet

vise le dimensionnement du sous-système radio de ce type de réseau. Tout

d’abord nous nous intéressons à l’étude des principaux concepts ou

modifications nécessaires pour l’intégration du EDGE. Ensuite la définition

d’un modèle de dimensionnement qui consiste à dimensionner en premier lieu

l’interface radio puis les liens de transmissions : interfaces Abis, Ater, Gb. Enfin

la conception et l’implémentation une application informatique permettant la

détermination des possibles changements du réseau existant et de tester ceci sur

des scénarii d’introduction des tels services.

Mots clés :

EDGE, GPRS, 8-PSK, BSS, Gb, Abis, Ater, Dimensionnement, GSM,

PDCH, Abis dynamique.

Titre :

Développement d’un outil de dimensionnement du BSS EDGE.

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