Ingénierie des Réseaux Mobiles 3G-4G.pdf

7/23/2019 Ingénierie des Réseaux Mobiles 3G-4G.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/ingenierie-des-reseaux-mobiles-3g-4gpdf 1/54

Ingénierie des réseaux 3G et 4G

Dr. Soumaya HAMOUDA

Maître-assistante en TélécommunicationsFaculté des Sciences de Bizerte

Formation CIFODECOMSousse du 29 Nov. au 2 Déc. 2011

CIFODECOM - 2011 Dr. Soumaya Hamouda 2

Plan de la formation

• 1ère Journée : – Evolution des réseaux cellulaires

– Rappel sur des notions fondamentales en réseaux cellulaires

• 2ème Journée : – Spécifications du système UMTS de la 3G

• 3ème Journée : – Spécifications des systèmes HSPA

– Spécifications du système LTE et au-delà pour la 4G

• 4ème Journée :

– Dimensionnement et planification radio des réseaux cellulaires3G et 4G


Evolution des réseaux cellulaires


Plan

I. Evolution des standards et des technologies d’accèsdans les systèmes mobiles et sans fil

II. Evolution des performances des systèmes mobiles et

sans filsIII. Evolution des releases des systèmes 3GPPIV. Evolution des performances des systèmes 3GPPV. Evolution des marchés des réseaux radio mobiles




I. Evolution des standards et des technologiesd’accès dans les systèmes mobiles et sans fil

• De la 2G à la 4G


II. Evolution des performances dessystèmes mobiles et sans fil

• Débit théorique et mobilité


III. Evolution des releases des systèmes 3GPP

• De la R3 (R99) à la R10


IV. Evolution des performances dessystèmes 3GPP

• Releases vs. débits




V. Evolution des marchés des réseaux radiomobiles

• Evolution du nombre des pays déployant la 3G

dans le monde



• Evolution du nombre d’abonnés la 3G dans le

monde



• Evolution du marché mondial des servicesmobiles



• Estimation de l’évolution du taux de pénétrationet des abonnés 3G+ au USA




Rappel sur des notionsfondamentales en réseaux cellulaires


Plan

I. Architecture des systèmes 2G

II. Les techniques d’accès multiplesIII. Modes FDD et TDDIV. Propagation en environnement radio mobile


I. Architecture des systèmes 2G : GSM (1/4)

Réseau radio mobile

Réseaud’accès radio

Réseaucoeur

Réseau fixeou mobile

(RTC ou RNIS)

Réseau fixe

ou mobile

(RTC ou RNIS)

contrôle

MS : reçoit et transmetdes donnés du réseau

d’accès radio

BSS : gère les ressources radio et lamobilité des communications et lesachemine depuis le terminal mobile jusqu’auréseau cœur et vis versa.

NSS : assure l’établissementdes appels et l’acheminementdes communications vers leréseau fixe ou mobile



Um Abis A

Système basé sur la commutation de circuit





• Quelques spécifications : – Spectre RF du GSM 900 et DCS 1800 (ou GSM

1800)

Bandwidth = 2 x 25 MHz124 porteusesBande Duplex = 45 MHz

Bandwidth = 2 x 75 MHz374 porteusesBande Duplex = 95 MHz



• Quelques spécifications : – La capacité maximale d'une BTS est de 16 TRX :

• Un TRX (Transmission/Reception Unit) est un émetteurrécepteur qui gère une paire de fréquences porteuses(UL/DL).

– La puissance maximale de transmission d’une BTSest de 5 W, 10 W ou de 20 W (classe 5, 6 ou 7).

– La puissance maximale d’émission d’un mobile GSM900 est de 2 W (classe 4).

– La puissance minimale d’émission d’un mobile GSM

900 est de 2 mW. – La sensibilité (sensitivity) d’un mobile GSM 900

(puissance minimale de réception) est de – 102 dBm)


I. Architecture des systèmes 2G : GPRS

Introduction de la commutation de paquet


I. Architecture des systèmes 2G :Comparaison GPRS et EDGE

Évolutions des stations de base!Interface radio (changement de lamodulation) et des terminaux

Paquet274 kbpsEDGE

(2.75G)

Évolution logicielle, mise en place d’unréseau dorsal IP, évolution du réseaud’accès et des terminaux

Paquet170 kbpsGPRS

(2.5G)

Evolution par rapport au GSMType decommutation

DébitRéseau




II. Les techniques d’accès multiples : FDMA

• Partage temps/ fréquences : – La bande de fréquences est découpée de manière à attribuer en

permanence une partie du spectre à chaque utilisateur .

• Avantages : – Transmission continue : pas de problème de synchronisation. – Faible complexité du terminal mobile.

• Inconvénients : – Faible largeur de bande : canaux étroits (30 kHz ou 10-15 kHz). – Coûts important au niveau infrastructure.

temps

fréquences

Utilisateur 4

Utilisateur 3

Utilisateur 2

Utilisateur 1


II. Les techniques d’accès multiples :F/TDMA (1/4)

• Partage temps/ fréquences en TDMA – La bande de fréquences est partagée par plusieurs

utilisateurs tel que chaque utilisateur occupe unintervalle de temps particulier.

– Le slot est l’intervalle de temps occupé par unutilisateur.

temps

fréquences

U t i l i s a

t e u r 4

U t i l i s a

t e u r 3

U t i l i s a

t e u r 2

U t i l i s a

t e u r 1



• F/TDMA en GSM : – Nombre de slots par trame : 8 (8 utilisateurs par trame)

– Durée de la trame est de 4.615 ms

– Application du saut de fréquences

Trame TDMA

temps

fréquences

Canal physique sans

saut de fréquences

f 1

f 2

f 3

f 4



• Avantages : – Meilleure capacité que la technique FDMA : plusieurs

utilisateurs partagent un même canal fréquentiel.

– Interférences inter-utilisateurs réduite (faiblecontrainte de contrôle de puissance).

– Conservation de batterie pour un utilisateur (exempleen GSM transmission de 1/8 du temps).

– La transmission discontinue rend le Handover(mobilité entre cellules) plus simple.





• Inconvénients : – Complexité d’allocation des fréquences et slots :

• Planification cellulaire du réseau.

• Chaque utilisateur occupe un emplacement de slot biendéterminé dans une trame : contrainte lors d’un handover dans un système chargé.

– Mode de transmission par burst (ou "slot") =>nécessité de resynchronisation à chaque burst.

– Sensibilité au effet des trajets multiples => Temps de

garde nécessaire pour séparer les slots. – Faible largeur de bande : canaux étroits (200 kHz).


II. Les techniques d’accès multiples :WCDMA (1/6)

• Partage des ressources radio : – Tous les utilisateurs transmettent sur la même bande en même

temps. On alloue aux utilisateurs différents codes orthogonaux(appelés codes d’étalement) afin de séparer leurs signaux à laréception.

temps

Puissance

fréquences

Utilisateur 4Utilisateur 3

Utilisateur 2

Utilisateur 1



• Principe de l’étalement et du desétalement

(Domaine fréquentiel)

Données

f

P Utilisateur 1

f

P Utilisateur 2

f

P

Transmission

f

Pf

P

f

P

Données étalées

C1

C2

Étalement Désétalement au récepteurde l’Utilisateur 1

C1



• Principe de l’étalement et du desétalement

(Domaine temporel) :

– Exemple d’étalementd (t )

c(t )

s(t )

T b

Tc = T b/10

s(t ) = d (t ) x c(t )





• Facteur d’étalement : – On définit le facteur d’étalement SF (Spreading

Factor ) comme le rapport entre le débit chip et ledébit symbole suivant :

avec Bs = 1/Ts (resp. Ts) le débit symbole (resp. tempssymbole) et le débit chip – Exemple (UMTS) :

• Service voix à débit 30 kbps (après encodage etentrelacement)

• Débit chip à 3.84 Mcps

=> SF = 128

c

s

s

c

s

c

T

T

T

T

B

BSF ===

/1

/1



• Avantages :

– A l’origine, la technique CDMA a été développé parles militaires pour sa résistance au brouillage et poursa faible probabilité de détection et d’interception.

– Le CDMA présente une meilleure efficacité spectrale(“capacité“) que le TDMA.

– La possibilité d’intégrer plusieurs services et débitsvariables selon les utilisateurs.

– L’étalement sur une large bande permet de mieux

lutter contre la sélectivité en fréquences du canalradio mobile.



• Inconvénients : – Les récepteurs sont plus complexes.

– L’absence d’une orthogonalité parfaite entre lessignaux implique d’importantes interférences

• le contrôle de puissance est alors primordiale

• la capacité cellulaire devient difficile à estimer : elledépend du niveau général d’interférence, mais aussides débits utilisateurs (qui restent imprévisibles).

– La planification cellulaire est alors plus

complexe.


II. Les techniques d’accès multiples :OFDMA (1/5)

• Principe de la modulation OFDM : – Diviser un signal large bande en plusieurs signaux à

bandes étroites et les transmettre simultanément sur

des fréquences porteuses orthogonales.

OFDM comp ared to FDMAOFDM comp ared to FDMAOFDM spectru mOFDM spectru m





• Principe de la modulation OFDM : – Dans le domaine temporel

Émetteur

Récepteur

Canal

IFFT

FFT

Serialto

Parallel(S/P)

Parallelto Serial

(P/S)

Parallelto Serial

(P/S)

Serialto

Parallel(S/P)

AddCyclicPrefix

RemoveCyclicPrefix

Filtred’émission

Filtre deréception

Canal detransmission

xi = 1..N



• Partage des fréquences orthogonales : – Chaque utilisateur peut avoir un groupe de sous-

porteuses orthogonale et y applique la modulationOFDM.

.

.

Toutes les sous-porteuses

Utilisateur 1

Utilisateur 2

Utilisateur M



• Avantages : – Meilleure protection contre la sélectivité du canal de

transmission : transmission multi-porteuses

– Meilleure efficacité spectrale (capacité radio) : lamodulation de phase (ou encore le nombre de bits x)appliquée sur chaque sous-porteuse dépend de laqualité de transmission sur cette sous-porteuse.

– Plusieurs techniques d’accès multiple peuvent êtrecombiné avec l’OFDM :

• OFDMA (OFDM + FDMA)

• OFDM-TDMA• OFDM-CDMA



• Inconvénients : – Imperfection de l’orthogonalité : un problème

d’interférences inter-symboles peut surgir dans unetransmission radio mobile.




III. Mode FDD et TDD

• Modes de duplexage de type full-duplex : – FDD (Frequency Division Duplex) : on utilise deux

bandes de fréquences indépendantes, l’une pourtransmettre et l’autre pour recevoir simultanément.

– TDD (Time Division Duplex) : on transmet et reçoitsur la même fréquence porteuse à des instantsdifférents.

Mode FDD

Voie descendante DL (Downlink)

Voie montante UL (Upnlink)

f 1f 2

Fréquence de garde

Fréquence

temps

Mode TDD

DL DL DL DLf 1

Fréquence

temps

UL UL UL

période de garde


IV. Propagation radio-mobile (1/11)

• Une onde peut subir plusieurs altérations : atténuation,diffractions, réflections, diffusion, interférences (co-canal

ou canal adjacent), bruit ambiant



• Les caractéristiques de propagation dépendent de : – La morphologie du terrain,

– La végétation,

– l’hauteur, combinaison nature et densité des bâtiments,

– Conditions météo

• Impact de la bande de fréquence et de l’atmosphère – < 1 GHz : fréquences non affectées par la pluie ou l’humidité

– < 30 GHz : fréquences affectées par la pluie exemple : 0,05 dB/km à 5GHz pour une pluie de 25 mm/h.

– > 30 GHz : fréquences inutilisables pour des trajets longs et enextérieur.



• Impact de la végétation : – Impact significatif en zones rurales

– l’atténuation dépend de la densité du feuillage desarbres : la différence des affaiblissements pour desarbres avec et sans feuilles est de 3 à 5 dB.

• Impact des bâtiments : exemples d’atténuation – Béton (30 cm) : 9,5 dB

– Dalle : 23 dB

– Vitre : 2 dB





• Décalage Doppler (Doppler Spread) Δf :

– Δv : vitesse relative de l'émetteur par rapport aurécepteur,

– f 0 : fréquence porteuse,

– c : célérité de la lumière,

– ψ D : angle entre le signal reçu et la direction duvecteur vitesse du récepteur.

Dc

v f f ψ cos0Δ=Δ



• Effet des multi-trajets :

– Dispersion maximale des retards Tspread = 1/ Bcohérence_canal

– Si Tspred > durée symbole (ou slot), on assiste à des interférencesinter-symboles et un canal sélectif en fréquences

– Temps de cohérence Tcoherence = 1 / (2 x Δf )

– Si Tcoherence > durée symbole (ou slot), on assiste à un fadingrapide

Tspred



• Le signal est d’autant plus faible que la distance entrel’émetteur et le récepteur est importante

affaiblissement de parcours / path loss

• Présence d’obstacles autour du récepteur

effet de masque ou évanouissement lent (ou àgrande échelle) / shadowing

• Les trajets de l’émetteur au récepteur peuvent être multiples(absence de trajet direct)

évanouissement rapide (à petite échelle) / fast fading







• Modélisation du phénomène de propagation entrois étages :

– Pr : puissance reçue à une distance d

– Pe : puissance émise

– ge, gr : gains des antennes

– L : affaiblissement de parcours (path loss)

– As : effet de masque (shadowing)

– Af : évanouissement rapide (fading)

f sr eer A LAggPP =



• Quelques modèles adoptés pour la modélisationdu path loss : – Okumura-Hata :

• Il s'applique entre 150 et 1000 MHz en milieux urbain et sub-urbain, en environnement rural ou dégagé et d > 1 km.

– COST 231 - Hata• Il s'applique entre 1500 et 2000 MHz en milieux urbain et

sub-urbain.

– Walfish - Ikegami

• Semblable à Okumura - Hata, mais pour d > 20 m, donc plusprécis. Il tient compte de la largeur des rues, de la hauteurdes immeubles, des angles, etc.



• Exemple du modèle de propagation pour le path loss :Okumura-Hata

L = 69.55 + 26.16 log10(f ) – 13.82 log10(hb) –

C+(44.9 – 6.55 log10(hb)) log10(d)où :

– f : fréquence en MHz comprise entre 150 MHz et 1500 MHz,

– hb : hauteur en mètres de la station de base, comprise entre 30m et 300 m,

– hm : hauteur en mètres de la station mobile, comprise entre 1 met 20 m,

– d : distance en km entre la station de base et le mobile, entre 1

km et 20 km – C : est une constante qui dépend du milieu de propagation



• Modélisation de l’effet de masque : – As est une variable aléatoire qui suit une loi

log-normale.

• Modélisation de l’évanouissement rapide : – Af est une variable aléatoire qui suit une loi

exponentielle ou une loi de Rayleigh.




Spécifications du systèmeUMTS de la 3G


Plan

I. Normalisation, spectre et servicesII. Architecture générale

III. Architecture protocolaireIV. Procédures des couches physique et MAC


I. Normalisation, spectreet services (1/4)

• 3rd Generation Partenership Project (1998) : – ETSI (EU) – T1 (USA) – ARIB / TTC (Japon)

– TTA (Corée du Sud) – CWTS (Chine)

• Système UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) : – 1ère version publiée de la norme en 1999 appelée Release 99 ou R99

(mais en réalité elle correspond à la R3) – Plusieurs versions se sont succédées pour y apporter des améliorations :

• R4 en 2001• R5 (HSDPA) en 2002• R6 (HSUPA) en 2004• R7…

• 3GPP LTE (4G) – Les 3GPP spécifications sont toutes disponibles sur le www.3gpp.org

(exemple : la série TSG 25. donne toutes les spécifications relatives auréseau d’accès)


I. Normalisation, spectre et services (2/4)

• Allocation du spectre pour l’UMTS – Voie montante (Uplink) : 1885 MHz – 2025 MHz

– Voie descendante (Downlink) : 2110 MHz – 2200 MHz

F1

F2





• Plusieurs services annoncés : – Visiophonie, video on demande, navigation sur

internet, emails, services de localisation (musées,restaurants, etc…), …

• Classification par la norme :

32-128 kbps Audio haute qualité, images fixes<< 10sStreaming

Non garantiFax, emails>10sbackground

Non garantiCommerce électronique, navigation surinternet1sInteractif

32-384 kbpsvisiophonie, jeux interactifs<< 1sConversationnel

DébitExemplesDélaiClasse QoS



• Les terminaux doivent évoluer pour promouvoir cesservices. Ils doivent en outre intègrer au moins les

caractéristiques suivantes : – Une caméra

– Un écran couleur

– Main-libre (pour parler

en regardant l’écran)

Remarque : Ces terminaux ne sontpas tous 3G, ils sontpour la plupart 3G+.


II. Architecture générale (1/2)

• C’est une “évolution” du réseau GPRS…


II. Architecture générale (2/2)

• Les interfaces du RAN (Radio Access Network)




III. Architecture protocolaire1. Architecture en couches de l’UTRAN (1/6)

• Le niveau 1 :

couche physique(PHY)

• Le niveau 2 :

MAC, RLC, BMC,PDCP

• Le niveau 3 :

la couche RRC



• La couche physique (PHY) assure les fonctionssuivantes : – Modulation et étalement

– Filtrage, amplification, …

– Détection d’erreurs (CRC)

– Mesures (BER, BLER, niveau de puissance, …)

– Contrôle de puissance

– Synchronisation

– Multiplexage des canaux de transport – Codage des canaux, interleaving, adaptation des

débits, …



• La sous-couche MAC (Medium Access Control)assure : – l’association des canaux logiques avec les canaux de

transport, appelée mapping, – sélection du TF (Transmit Format) approprié pour

chaque canal de transport selon le débit sourceinstantané (c.-à-d. à chaque TTI (Transmission TimeInterval),

– gestion de la priorité du flux de données d’unutilisateur,

– gestion de la priorité des flux de données entre les

utilisateurs avec un ordonnancement dynamique, – …



• La sous-couche RLC (Radio Link Control)assure la fiabilité du flux de transport (par desmécanismes de contrôle des paquets erronés)

• Le PDCP (Packet Data Convergence Protocol)permet de supporter : – différents protocoles réseau (IPv4, IPv6 ou autres)

– des algorithmes de compression d’en-têtes despaquets de données

• BMC (Broadcast Multicast Control) permet de

diffuser des messages à plusieurs mobiles surl’interface radio.





• La couche RRC (Radio Resource Control)contient – des mécanismes protocolaires entre le mobile et le

RNC (envoi de message d’allocation et de libérationdes ressources radio, échange de messages deHandover, transmission de mesures)

– des mécanismes internes liés au contrôle descouches inférieures.



• La norme définit trois classesde canaux

– Canaux logiques – Canaux de transport

– Canaux physiques

• Ces canaux garantissentl’indépendance entre lesdifférents niveauxfonctionnels de l’interface

radio.• Ils s’adaptent à la multituded’applications (services) 3G.


III. Architecture protocolaire2. Les canaux logiques (1/5)

• Les canaux logiques correspondent auxdifférents types d’informations véhiculées de lacouche RLC vers les couches suprieures.

• L’UMTS sépare en deux plans le flux de donnéesqui transitent par l’interface radio : le plan dedonnées usager et le plan de contrôle. Il existedonc deux types : – Canaux logiques de contrôle

– Canaux logiques de trafic



• Le plan usager: regroupe l’ensemblede données qui sont échangéesavec les couches supérieure.

• Le plan de contrôle: utilisé pourvéhiculer l’ensemble de lasignalisation entre le mobile et leréseau : – La signalisation au niveau de l’UTRAN :

fonctions de l’UTRAN d’établissement deconnexion RRC

– La signalisation de niveaux supérieurs :

qui correspond aux couches deprotocoles MM, CM, GMM, SM assurantles fonctions d’établissement et degestion d’appel





• La couche RRC fait partieintégrante du plan de contrôle

• les couche PDCP et BMCs’appliquent seulement auxdonnées du plan usager

• Les couches RLC et MACfournissent des services qui

s’appliquent à la fois au plan decontrôle et au plan usager PHY

MAC

RLC

RRC

PDCP BMC

Plan usager Plan de contrôle



• BCCH (Broadcast Control Channel): utilisé pour la diffusion d’informationsde contrôle (system information). Il fournit au mobile en veille desinformations lui permettant d’accéder au réseau. ↓

• PCCH (Paging Control Channel): employé pour l’envoi des messages depaging aux mobiles du réseaux. ↓

• CCCH (Common Control Channel): utilisé pour envoyer ou recevoir desinformations de contrôle de mobiles n’étant pas connectés au réseau. ↓ ↑

• DCCH (Dedicated Control Channel): sert à envoyer ou à recevoir desinformations de contrôle d’un mobile connecté au réseau. ↓ ↑

PCCH DTCHDCCH CCCH CTCHBCCH


Canaux logiques



• DTCH (Dedicated Traffic Channel): sert à échanger des donnéesusager avec un mobile connecté au réseau. ↓ ↑

• CTCH (Common Trafic Channel): est un canal unidirectionnel utilisépar le réseau pour envoyer des données usager à un ensemble demobiles (notamment service area broadcast). ↓

PCCH DTCHDCCH CCCH CTCHBCCH


Canaux logiques


III. Architecture protocolaire3. Les canaux de transport (1/7)

• Les canaux de Transport représentent leformat et la manière dont les informationssont transmises sur l’interface radio

• Le canal de Transport est représentatif dela qualité de service (radio bearer )

• Pour chaque canal detransport, l’UTRAN associeune liste d’attributs TFS (Transport FormatSet) destiné à représenter le format et lamanière dont les informations sont

transmises sur l’interface radio.





• TFS ( Transport format set ): – C’est une liste de différents TF choisant à

chaque instant le format le mieux adaptéeà la QoS requise.

• TF( Transport Format ): – Partie dynamique: spécifique à chaque

transport format• Transport format size• Transport block size

– Partie statique : commune à tous les TF• TTI: Transmission Time Interval

• le type de codage de canal(convolutif ou turbo code)• la taille de CRC• Le rendement du codage canal(1/2 ou 1/3)



• BCH (Broadcast Channel) : canal de transport à débit fixe, pour la diffusion d’information dusystème dans toute la cellule. ↓

• PCH (Paging Channel) : pour la diffusion d’information du système pour les mobiles en veille ↓

• RACH (Random Access Channel) : contention-based pour l’envoie de messages courts (accèsau réseau ou non-real-time dedicated control or traffic data) ↑

• FACH (Forward Access Channel) : canal commun pour l’envoie de signalisation ou dedonnées courtes, n’est pas contrôlé en puissance ↓

• DSCH (Downlink Shared Channel) : une variante du FACH, unidirectionnel ↓

• CPCH (Common Packet Channel) : contention-based pour l’envoie de messages, partagéentre les utilisateurs et est contrôlé en puissance en boucle rapide ↑

PCH DCHRACH FACH DSCHBCH

Canal dédiéCanaux communs

Canaux

de transport



• DCH (Dedicated Channel) : canal de transport dédiébidirectionnel ↓ ↑

PCH DCHRACH FACH DSCHBCH

Canal dédiéCanaux communs

Canaux

de transport



• Il est possible qu’un canal physique supporte différentscanaux de transport ou qu’un canal de transport soitsupporté par deux canaux physiques distincts

• CCTrCH (Coded Composite Transport Channel) : unenotion intermédiaire, est le résultat du multiplexage dedifférents canaux de transport, peut ensuite supporté par unou plusieurs canaux physiques sur l’interface.





• Mapping des canaux dans le sens montant

CCCH DCCH/ DTCH

RACH CPCH DCH

PRACH PCPCH DPDCH DPCCH

Mapping assurépar la couche MAC

Mapping assurépar la couche PHY



• Mapping des canaux dans le sens descendant

BCCH DCCH/ DTCH

BCH PCH FACH

P-CCPCH S-CCPCH DPDCH DPCCH

PCCH CCCH CTCH

DSCH DCH

PDSCH

Mapping assurépar la coucheMAC

Mapping assurépar la couchePHY


III. Architecture protocolaire4. Les canaux physiques (1/10)

• Les canaux communs dans le sens montant : – PRACH (Physical Random Access Channel) supporte une

procédure d’accès aléatoire pour chaque désirant accéder auréseau.

– PCPCH (Physical Commun Packet Channel).

• Les canaux communs dans le sens descendant(supportant des canaux de transport) : – P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel) : un

seul canal est associé à chaque cellule. – S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel) – PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) : le partage de ce

canal se fait par multiplexage temporel et par allocation decodes.

76


• Les canaux communs dans le sens descendant (supportantdes informations de signalisation internes de la couche PHY) : – PICH (Paging Indicatior Channel) : canal associé à un canal S-CCPCH

et transportant des bits d’indication de paging.

– SCH (Synchronisation Channel) : permet aux mobiles de sesynchroniser dans le temps avec la BS afin de pouvoir décoder lesinformations des autres canaux physiques DL.

– CPICH (Common Pilot Channel) : équivalent à un canal balise,transportant un train de bits pilotes prédéfini (connus par le mobile et leréseau) et servant à l’estimation du canal de propagation et à la prisede mesures de la BS servante et BSs avoisinantes.

– AICH ( Acquisition Indicator Channel) : associé à un PRACH pourtransporter les indicateurs d’acquisition. Un indicateur d’acquisition estutilisé pour acquitter positivement ou négativement la réception d’unpréambule d’accès sur le canal PRACH.





• Les canaux dédiés sont des canaux destinés à un mobile donné.• Structure de la trame UMTS (Remarque : pour chaque mobile)

• Il existe deux types de canaux dédiés entrelacés dans chaque slot – le canal dédié de données DPDCH (Dedicated Physical Data Channel)

– le canal dédié de contrôle DPCCH (Dedicated Physical Control Channel)

• Le DPDCH doit acheminer l’information du canal de transport DCH,alors que le DPCCH véhicule l’information de contrôle générée par lacouche physique.

… …

… …

Trame 1 Trame 2 Trame n Trame p

Slot 1 Slot 2 Slot i Slot 15

10 ms (38400 chips)

0.67 ms (2560 chips)



• Canaux physiques dédiés sur le lien descendant

… …

… …



10 ms (38400 chips)

0.67 ms (2560 chips)

DonnéesDonnées TPC (TFCI) Pilotes

DPDCH DPDCHDPCCH DPCCH

de 10 bits à 1280 bits (SF de 256 à 4)



• Canaux physiques dédiés sur le lien descendant – Exemple de formats des slots du DPCH

– Etalement de spectre du canal DPCH



• Canaux physiques dédiés sur le lien montant

… …

… …



10 ms (38400 chips)

0.67 ms (2560 chips)

Pilotes (TFCI) (FBI) TPCDPCCH

DPDCHDonnées

de 10 à 640 bits (SF de 256 à 4)

de 10 bits (SF = 256)





• Canaux physiques dédiés sur le lien montant – Etalement de spectre du canal DPCH

• Paramètres WCDMA10 msDurée d’une trame

15Nombre de slots par trame

QPSKModulation

0.22Roll-off factor

3.84 cpsDébit chip

5 MHzLargeur de bande



• Les symboles pilotes dédiés sont connus par la station debase et le mobile, et sont utilisés pour estimer la réponseimpulsionnelle du canal de propagation et par conséquent

le rapport signal à interférence SIR de la liaison radio.

• TPC (Transmit Power Control) : bits des commandes decontrôle de puissance

• TFCI (Transport Format Combination Identificator ) : bitsbits d’identification de la combinaison des formats detransport traitée au niveau des canaux de transport

(opérations de multiplexage et de codage canal). L’envoides bits TFCI est optionnel.

• FBI (FeedBack Information) : bits de retour d’informations



S é r i e / p a r a l l è l e

S é r i e / p a r a l l è l e

Canal de synchronisation primaire P-SCH

Canal de synchronisation secondaire S-SCH

Canal pilote CPICH

Données du canal P-CCPCH

Données +contrôle canal

PHY du mobile i DPCH,PDSCH, AICH…)

1+j

gain

gain

gain

gain

C256,1

j

C256, 0

gain

Code OVSF, i

j

ΣΣ

Coded’embrouillagecomplexe de laBS

cos (wt)

sin (wt)

réel

imag.

mise enforme

mise enforme

chipscomplexes

Etalement de tous les canaux physiques



• Fonctions effectuées par la couche PHY dans la chaînede transmission

Source binaire(données ousignalisation)

Multiplexage etcodage canal

Passage de bità symbole (devaleurs réellesou complexes)

Etalementde spectre

Modulationbits symboles chips

Signaltransmis

Bits estimés(données ousignalisation)

Démultiplexage etdécodage canal

Détection(récepteur RAKE)

Désétalementde spectre

Démodulationbits symboles chips

Signalreçu

Opérations appliquées surles canaux de transport

Opérations appliquées sur les canaux physiques

Opérations appliquées sur les canaux physiques

Fréquence porteuse

Fréquence porteuse

Codes d’étalement

Codes d’étalement

Couche physique

Couche physique

Couches supérieures

Couches supérieures




IV. Procédures des couches physique et MAC1. Contrôle de puissance : Problématique

• Plusieurs utilisateurs transmettent en même temps sur une même bande de fréquence.

• L’orthogonalité entre les codes n’est pas parfaite àcause de l’effet multi-trajets.

Chaque utilisateur peut être une source d’interférencepour les autres.

Le contrôle de puissance (CP) est primordiale en UMTS

• La puissance transmise doit être : – Suffisamment élevée pour atteindre une qualité requise donnée – Pas trop élevée pour ne pas nuire les autres utilisateurs.

• D’où proviennent les interférences en UL et DL ?• Quelle autre dégradation subit le signal reçu ?


• Les opérations d’étalement et de désétalement sont desopérations idéales. En pratique l’orthogonalité entre les

signaux n’est pas parfaite à cause du canal radio mobile. – Les codes utilisés doivent présenter de bonnes propriétés

d’autocorrélation et d’intercorrélation.

• En UMTS, on applique deux types de codes : – Codes "orthogonaux" de Walsh-Hadamard appelés codes de

canalisation (channelization codes).

– Codes "pseudo-aléatoires" appelé codes d’embrouillage(Scambling codes).

DonnéesDonnées

Code de canalisationCode de canalisation Code d’embrouillageCode d’embrouillage

bit Chip Chip

Modulation QPSK

IV. Procédures des couches physique et MAC1. Contrôle de puissance : Déploiement des codes d’étalement


• Propriétés des codes de Walsh-Hadamard et de Gold

- Les codes générés ne sontpas orthogonaux.

- Bonne propriétéd’autocorrélation etd’intercorrélation.

- un grand nombre de codespeut être généré.

Gold

(code

d’embrouillage)

- Mauvaise propriétéd’autocorrélation etd’intercorrélation.

- Faible nombre de codesgénérés.

- Les codes sontorthogonaux.

Walsh-Hadamard

(code de

canalisation)

Inconvénient AvantageType de code



• Déploiement dans le sens montant : – L’orthogonalité est assurée par des codes

d’embrouillage différents :

• chaque mobile possède un code d’embrouillage (Cs)• chaque mobile peut utiliser librement les codes de

canalisation (Cc)

Cc1

Cs1

Cc1

Cs1Cc1

Cs3

Cc3

Cs4

Cc2

Cs2

Possibilité d’unmême Cc dansune celluleDifférents Cs dansune même cellule

Possibilité d’un mêmeCs entre deux cellules


IV P éd d h h i t MAC





• Déploiement dans le sens descendant : – Les codes de canalisation (Cc) garantissent

l’orthogonalité à l’intérieure de chaque cellule. – Les codes d’embrouillage (Cs) garantissent

l’orthogonalité entre les différentes cellules.

Cc1

Cs1

Cc4

Cs2Cc3

Cs2

Cc1

Cs3

Cc2Cs1

Chaque cellule disposede son propre Cs

Dans chaque cellule, les Ccdoivent être différents.Remarque : un même Ccpeut être attribué dansdeux cellules différentes.



• En UL, les interférences peuvent venir de tous les mobilesavoisinants (de la même cellule ou des autres cellules)

• Le SINR s’exprime comme :

avec

• Sans CP, les mobiles

proches de la BS masquent

ceux qui sont loin.

N I S

S SINR

er

u j

j j

uu

++=

∑≠

intν

raer I F I intint ×=

IV. Procédures des couches physique et MAC1. Contrôle de puissance : Interférences et expression du SINR


• Les interférences proviennent principalement des signauxdes cellules voisines.

• Le SINR s’exprime comme :

avec α le facteur

d’orthogonalité (0<α <1)

• Sans CP, les mobiles en

bordure de cellules subissentde fortes interférences.

N LP LP

L pSINR

bs

ussubb

ubub

u++−

=∑

≠,,

,,

//)1(

/

α

Ls,u

Lb,u

Pb

Ps

IV. Procédures des couches physique et MAC1. Contrôle de puissance : Interférences et expression du SINR


• Le signal transmis est sensible – à l’affaiblissement de parcours,

– au shadowing causé par les différents obstables – au fast fading causé par les trajets-multiples

• Impact de la vitesse sur le fast fading

– Définitions• Fréquence Doppler

• Décalage Doppler

• Temps de cohérence

)cos( θ λ

v f d =

λ

v f f d m == )max(

m

coh f v

T 2

1

2==

λ

IV. Procédures des couches physique et MAC1. Contrôle de puissance : Dégradation du signal

IV Procédures des couches physique et MAC IV Procédures des couches physique et MAC




• Impact de la vitesse sur le fast fading – Si Tcoh < durée d’un symbole (ou slot ou trame), alors on

assiste à un fast fading• une possibilité de dégradation importante du signal chaque λ /2

D’où la nécessité d’un contrôle de puissance rapide0 50 100 150 200 250 300 350

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10EvolutionofFading process amplitudein time

timeinms

R e c e i v e d p o w e r i n d B

0 50 100 150 200 250 300 350-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15Evolutionof Fadingprocess amplitudeintime

timeinms

R e c e i v e d p o w e r i n d B

V = 10 km/h V = 70 km/h

IV. Procédures des couches physique et MAC1. Contrôle de puissance : Dégradation du signal


• En UL, le contrôle de puissance indispensable pour – lutter contre l’évanouissement rapide

– éviter l’effet proche-lointain

• Deux CP sont possibles : la puissance émise par le

mobile est contrôlée de sorte à ce que – un même rapport SINR soit reçu à la station de base

– ou une même puissance soit reçue à la station de base

IV. Procédures des couches physique et MAC1. Contrôle de puissance : conclusion sur l’importance du CP


• Le contrôle de puissance est nécessaire pour – lutter contre l’évanouissement rapide

– limiter l’interférence entre cellules

IV. Procédures des couches physique et MAC1. Contrôle de puissance : conclusion sur l’importance du CP


• PC en boucle ouverte (open-loop) → UL – utilisée pour déterminer la puissance initiale du mobile

• PC en boucle fermée (closed-loop) → DL, UL

– utilisée durant tout l’appel

Boucle interne (Inner loop)• CP rapide à une fréquencede 1500 Hz• Contrôle la puissance encomparant le SINR reçu à unSINR cible (seuil)

Boucle externe (Outer loop)

• CP lent• Détermine le SINR cible

IV. Procédures des couches physique et MAC1. Contrôle de puissance : Algorithme du CP





• Procédure de PC rapide de la boucle ferméeinterne :

– PC en DL : si SIRestimé reçu au niveau du récepteur del’UE est inférieur au SIRcible, alors UE transmet lacommande TPC = 1, et la BS augmente sa puissancesur la liaison descendante d’un pas ΔTPC fixe (0,5-2 dB).

– PC en UL : si SIRestimé reçu au niveau du récepteur de laBS est inférieur au SIRcible, alors la BS transmet lacommande TPC = 1, et l’UE augmente sa puissance sur

la liaison descendante d’un pas ΔTPC fixe (0,5-2 dB). – (TPC = 0 pour réduire la puissance au lieu d’augmenter)

IV. Procédures des couches physique et MAC1. Contrôle de puissance : Algorithme du CP


• Le contrôle d’admission permet l’accès (ou non)à un nouvel utilisateur (une nouvelle application)

aux ressources radio du réseau.

• Il est basé sur l’estimation de la nouvelle chargede la cellule pour éviter des interférencesexcessives.

• Ce mécanisme est exécuté au niveau du RNCoù sont disponibles les informations sur lacharge des cellules.

IV. Procédures des couches physique et MAC2. Contrôle d’admission et de charge (1/5)


• Le contrôle de charge gère la charge dans lacellule et entre les cellules – phénomène de respiration de cellules.

• On distingue deux types de contrôled’admission : – Contrôle d’admission basé sur la puissance

– Contrôle d’admission basé sur le débit



• Contrôle d’admission basé sur la puissance – En UL, l’accès est permis si le niveau d’interférence

total résultant est inférieur à un certain seuil donné fixé

lors de la planification

– En DL, l’admission d’une nouvelle connexion a lieu si lanouvelle puissance totale transmise sur ce lien resteinférieure à une puissance totale seuil (fixée au momentde la planification).

seuil I I I <Δ+

seuiltotaltotal PPP _ <Δ+


IV Procédures des couches physique et MAC

IV Procédures des couches physique et MAC




• Contrôle d’admission basé sur le débit – L’accès des nouvelles connexions est permis si l’équation suivante

est vérifiée aussi bien sur le lien montant que descendant :

avec

η est le facteur de charge avant l’admission d’un nouvel utilisateur.Il est exprimé en fonction des débits requis des positions desmobiles dans la cellule. En général η varie entre 0.7 et 0.9

η seuil

est le facteur de charge seuil.

seuilη η η <Δ+



• Exemple : Procédure de contrôle d’admissiondans le sens descendant (en absence de SHO)

État initial du réseau

η

Ajout d’un nouvel utilisateur dans le système

Accès refusé aunouvel utilisateur

Nouvel utilisateur accepté

Nonet

Pb<Pmax

Calcul de et de Pb

Oui

seuilη η <

η



IV. Procédures des couches physique et MAC3. Gestion de la mobilité et CP : Mécanisme du SHO

• Principe – En bordure de cellule, le mobile est connecté à deux ou

plusieurs stations de base simultanément.

– On définit l’ Active Set (AS) comme étant l’ensemble des BSsauxquelles le mobile est connecté durant le SHO (généralement,pas plus que 3).


• Algorithme (AS de cardinal 2)

AS_Th – AS_Th_Hyst As_Th + As_Th_Hyst

Active Set contient BS1

Evenement A : SOFT HANDOVER

⇒ ajout de BS2 à l’Active Set

Evenement B : HANDOVER

⇒ Active Set contient B2

BS 1

BS 2

Temps

Eb/N0

ΔT ΔT







• Algorithme (AS de cardinal 3) – UE mesure la puissance des symboles pilotes (CPICH) des BSs voisines

– UE doit écouter les canaux SCH de ces BSs pour trouver la différence detiming entre elles.

– le RNC mesure les puissances des signaux pilotes. Si la puissance decertains pilotes dépassent un seuil donné, la BS correspondante estrajoutée à l’AS (A et C); et inversement (B).

AS_Th – AS_Th_HystAs_Rep_Hyst

As_Th + As_Th_Hyst

⇒C

BS 1

BS 2

BS 3

Temps

Eb/N0

ΔT ΔT ΔT

⇒B⇒A



• Avantage – Éviter l’effet « ping-pong »

– Réduire la marge d’hystérésis

– Garder une bonne réception du signal

– Dans le sens descendant, on applique lamacrodiversité. On réalise alors un gain enpuissance au niveau du mobile.



⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

+−+

+−

=

∑∑≠≠ 2

,,2

1

,,1

,1

/)1(

1

/)1(

1

/

s

usu

b

ubu

cibletot u

L L L L

SINRP p

α α

• Gain en macrodiversité (sens descendant) – Rapport de la puissance requise par le mobile en SHO

sur la puissance totale (AS formé de deux BSs) dans le

cas d’un système uniforme :



• Inconvénient de la macrodiversité en DL – La capacité radio du système est réduite à

cause de l’augmentation du budget depuissance des BSs de l’Active Set desmobiles en SHODans la R4 de l’UMTS, la macrodiversité est

remplacée par la sélectivité du site SSDT (Site

Selection Diversity Transmit)






• Algorithme dans le sens montant : – Le mobile contrôle sa puissance en lien montant par

rapport au SIR_cible suivant la BS ayant la meilleurepuissance des signaux pilotes.

– Au niveau du RNC, on effectue une combinaisonsélective (Selection Combining) : la BS offrant le plusgrand SIR reçoit les données du mobile.

• Avantages : – Une meilleure qualité de transmission – Aux bords d’une cellule le mobile n’a pas à

augmenter sa puissance puisqu’il a une meilleure

réception de la BS voisine moins d’interférences et meilleure capacité radio (et aussi

moins de consommation de batteries).

IV. Procédures des couches physique et MAC3. Gestion de la mobilité et CP : CP en SHO


• Algorithme dans le sens descendant : – En liaison descendante, le mobile effectue un MRC

(Maximum Ratio Combining) des signaux pilotesprovenant des BS en SHO (le corrélateur génère lescodes des BSs en SHO). Il effectue son contrôle depuissance en comparant avec le SIR_cible.

• Deux Stratégies – R’99 Balanced Power Control : les puissances de

transmission des données sont réparties équitablementsur les BSs de l’AS (BSs en SHO).

– R4 Site Sélection Diversity Transmit Power Control(SSDT) : on privilégie le meilleur lien pour le transfert desdonnées sur le canal physique DPDCH (mais on nebénéficie pas du gain de la macrodiversité).

IV. Procédures des couches physique et MAC3. Gestion de la mobilité et CP : CP en SHO


Spécifications des systèmes HSPA


Plan

I. HSDPA (Release 5)II. HSUPA (Release 6)III. Les améliorations du HSPA+ (Release 7)




Introduction

• 1999 : UMTS R’99 (ou R3) – Première version de l’UMTS

– Introduction de l’UTRAN – Peu de modification du cœur du réseau

• 2001 : UMTS (R4) – Evolution du transport dans le cœur du réseau

(passage de l’ATM à l’IP) – Amélioration de certaines procédures de la couche

physique

• 2003 : HSDPA (R5) – High Speed Downlink Packet Access


Introduction

• 2005 : HSUPA (R6) – High Speed Uplink Packet Access

– Appelé aussi Enhanced Uplink

• 2007 : HSPA (R7) ou HSPA+


I. HSDPA (Release 5)1. Architecture protocolaire

• Une nouvelle couche MAC a été rajoutée à la NodeBavec de nouveaux canaux de transports et de nouvellesprocédures : – MAC-hs : MAC-high speed


I. HSDPA (Release 5)2. Les canaux HSDPA (1/8)

• Canal de Transport – HS-DSCH (High Speed Downlink Shared Channel)

• Canaux physiques

– HS-PDSCH (High Speed Physical Downlink SharedChannel) : canal partagé de données

– HS-SCCH (High Speed Shared Control Channel) :canal de contrôle

– HS-DPCCH (High Speed Dedicated PhysicalChannel) : canal dédiée de contrôle dans le sensmontant

I HSDPA (Release 5) I HSDPA (Release 5)





Canauxlogiques

Canaux detransport

Canaux

physiques



• Canal de transport HS-DSCH et canal physique HS-PDSCH

– Ils transportent les données haut débit des utilisateurs – Facteur d’étalement égal à 16

Les codes de canalisation de l’arbre OVSF(jusqu’à 15 codes)



• Canal de transport HS-DSCH et canal physique HS-PDSCH – Chaque utilisateur peut lui être alloué de 1 à 15 codes OVSF

– Les utilisateurs d'une même Node B se partagent les intervallesde temps et les codes (selon l’ordonnancement ou scheduling)

Codes decanalisation(jusqu’à 15 codes)



• Canal de transport HS-DSCH et canal physiqueHS-PDSCH – Comparaison avec le DCH (R’99)

R5R’99Spécification

Fixe 16Variable (4-512)Facteur d’étalement

QPSK – 16 QAMQPSKModulation

Turbo codeTurbo code etconventionnel

Schéma de codage canal

2 ms10 – 80 msEntrelacement (TTI)

Puissanceconstante

RapideContrôle de puissance

HS-DCHDCHCanal

I. HSDPA (Release 5) I. HSDPA (Release 5)





• Canal HS-SCCH – Facteur d’étalement égal à 128.

– Il est constitué de deux parties.

– La 1ère partie véhicule des informationsconcernant :

• Le schéma de modulation et de codage(modulation QPSK ou 16 QAM)

• Les codes OVSF alloués

– La 2ème partie véhicule :• Les paramètres HARQ

• La taille des blocs de transportCIFODECOM - 2011 Dr. Soumaya Hamouda 122


• Canal HS-DPCCH – Véhicule sur le lien montant l’information

concernant :• la qualité du lien radio, le CQI (Channel Quality

Indicator

• les acquittements positifs (ACK) ou négatifs(NACK) pour les retransmissions au niveau de lacouche physique

– Utilisé par l’ordonnanceur (à la Node B) pourdéterminer à quel terminal transmettre et avecquel débit



1. Chaque UE rapporte à la NodeBla qualité du lien radio sur le HS-DPCCH (via le CQI).

2. La NodeB détermine quel etquand chaque UE va être servi(scheduling).

3. La NodeB informe le UE qu’il vaêtre servi sur le HS-SCCH.

4. La NodeB transmet les donnéesau UE sur le canal HS-DSCH(soit sur le HS-PDSCH).

5. Le UE renvoie un feedback

d’acquittement (ACK/NACK) viale canal HS-DPCCH.


I. HSDPA (Release 5)3. Les nouvelles procédures en HSDPA





( )3. Les nouvelles procédures: Délai court

• Allocation de ressource rapide : – Les codes de canalisation sont realloués chaque

période HS-DSCH TTI (Transmission Time Interval) :HS-DSCH TTI = 2ms

RNCCore Network+ InternetHSDPA

Release 99

L o w l a t

e n c y


( )3. Les nouvelles procédures: AMC

• L'AMC ( Adaptive Modulation and Coding) désignel'adaptation dynamique du schéma de codage (et donc

du débit) en fonction des conditions radio.• Le mobile remonte le CQI au Node B qui réajuste leschéma de codage toutes les 2 ms

• Choix d'une modulation QPSK ou 16 QAM.


I. HSDPA (Release 5)3. Les nouvelles procédures: AMC

• Release 99 : – Contrôle de puissance rapide

avec un débit fixe sur le DCH.

• HSDPA : – On adapte la modulation et le schéma de codage suivant laqualité du lien (i.e. le CQI).

– L’adaptation de débit est plus adéquate

pour une transmission de paquets

⇒ l’adaptation de débit est plus efficace

que le contrôle de puissance


I. HSDPA (Release 5)3. Les nouvelles procédures: AMC

• Le schéma de modulation et de codage est lacombinaison du type de modulation, le taux de codageet le nombre de codes supportés.

• La Node B a la responsabilité de sélectionner le MCSapproprié (selon le CQI).





( )3. Les nouvelles procédures: AMC

• Comment obtient-on les 14.4 Mbps dudébit théorique? – 4 bits par symbole (16 QAM)

– 15 codes de canalisation (pour un mêmeutilisateur)

– Facteur d’étalement égal à 16

– Débit chips égal à 3.84 Mcps

Mbps Debit theorique 4.141684.3154 =××=


( )3. Les nouvelles procédures: Fast Scheduling

• L’ordonnancement ou scheduling permet de déterminerà chaque TTI à quel utilisateur il faut transmettre et avec

quel débit.• Il se base sur la qualité du canal (CQI).

• Différents algorithmes peuvent être appliqués pour faireun compromis entre le débit total et la fairness (équité).

Utilisateur desservi à chaque TTIExemple : le maximum C/I


I. HSDPA (Release 5)3. Les nouvelles procédures: HARQ

• L’émetteur réagit à la signalisation d'une perte de paquet(NACK) en retransmettant ce paquet.

• Deux types possible de HARQ (Hybrid Automatic Repeat

reQuest) :

– Le soft combiningI

– Le Incremental Redundancy

• Soft combining : L'émetteur retransmet le même paquetde données codées. Le décodeur au niveau du récepteurcombine ces copies multiples du paquet envoyé.


I. HSDPA (Release 5)3. Les nouvelles procédures: HARQ

• Incremental Redundancy : On envoie une informationredondante additionnelle d'une manière incrémentale sile décodage échoue à la première tentative.

Erroneouspacket

Erroneouspacket

Soft Combining Incremental Redundancy





3. Les nouvelles procédures: HARQ

• Catégories des terminaux HSDPA


3. Les nouvelles procédures: FCSS

• En HSDPA, il n'y a pas de Soft Handover (SHO)de la Release 99.

• Le FCSS (Fast Cell Site Selection) permet àl’utilisateur de choisir le Node B ayant lesmeilleures caractéristiques pour unetransmission de données.


II. HSUPA (Release 6)1. Architecture protocolaire

• HSUPA met en œuvre deux couches protocolaires MACsupplémentaires : – MAC-e (MAC enhanced) : situé dans le NodeB, est en charge de

l'allocation des ressources E-DPDCH, et de la gestion des

répétitions HARQ – MAC-es (MAC enhanced SRNC) : situé dans le SRNC (servingRNC), est chargé de la recombinaison des trames MAC-eprovenant des liens de macro-diversité du canal E-DCH


II. HSUPA (Release 6)2. Les canaux HSUPA (1/9)

• Canal de Transport – E-DCH Enhanced Dedicated Channel

• Canaux physiques UL

– E-DPDCH Enhanced Dedicated Physical Data Channel – E-DPCCH Enhanced Dedicated Physical Control Channel

• Canaux physiques DL – E-HICH E-DCH HARQ Indicator

Channel

– E-AGCH E-DCH Absolute

Grant Channel

– E-RGCH E-DCH Relative

Grant Channel

II. HSUPA (Release 6) II. HSUPA (Release 6)




2. Les canaux HSUPA (2/9)

• E-DCH : – Il transporte un bloc de données pour chaque

TTI (TTI = 2 ms).• E-DPDCH :

– Il support le canal de transport E-DCH ettransporte les PDU (Packet Data Unit) detypes MAC-e en provenance des couchessupérieures.

– Il est transmis avec un facteur d'étalementvariable de SF=2 à SF=256. – Il peut supporter une transmission multi-

codes.CIFODECOM - 2011 Dr. Soumaya Hamouda 138


• E-DPCCH : – Il est transmis avec un facteur d'étalement

fixé à SF=256 – Il transporte la signalisation de la couche

physique associée au canal E-DPDCH et quicontient :

• des informations Enhanced Transport FormatCombination Indicator (E-TFCI) identifiant la tailledu bloc de transport sur le canal E-DPDCH

• le numéro de séquence de retransmission (RSN)utilisé par le processus HARQ• un indicateur de satisfaction appelé le "happy bit"

utilisé pour l'ordonnancement rapide



• Nouvelle trame physique (UL) :



• E-HICH : – Ce canal physique descendant est utilisé par le

mécanisme HARQ situé dans le Node B afin

d'envoyer aux UEs des acquittements positifs (ACK)ou négatifs (NACK) des blocs reçus à chaque TTI

– Le canal E-HICH est transmis à un débit fixecorrespondant à un facteur d'étalement SF 128

II. HSUPA (Release 6) II. HSUPA (Release 6)





• E-AGCH : – un canal commun utilisé par le Node B pour allouer

aux terminaux des ressources pour la transmissionsur le canal E-DCH

– Il est décodé par tous les mobiles présents dans lacellule

– Il permet d'indiquer à chacun la puissance detransmission maximale autorisée sur le canal E-DPDCH, en réponse aux requêtes émises sur le

canal E-DPCCH.



• E-RGCH : – canal dédié utilisé par les Nodes B impliqués dans

l'active set du E-DCH – Il permet à chaque Node B recevant un canal E-

DPDCH de réduire la puissance de transmission duterminal sur ce canal haut débit, afin de limiter lesinterférences produites.



Canauxlogiques

Canaux detransport

Canauxphysiques



1. Chaque UE envoie à la NodeB uneTransmission Request pour demanderdes ressources radio (en transmettantdes SI Scheduling Information).

2. La NodeB détermine quel et quandchaque UE va être servi (scheduling)et répond par un Grant à l’utilisateurservi (E-AGCH).

3. Le mobile utilise le Grant poursélectionner le format de transportadéquat et procède à la transmissiondes données et de contrôle (E-DPDCHet le E-DPCCH).

4. La NodeB renvoie un feedbackd’acquittement (ACK/NACK) via lecanal E-HICH.

II. HSUPA (Release 6)3 Les nouvelles procédures en HSUPA (1/5)

II. HSUPA (Release 6)3 Les nouvelles procédures en HSUPA (2/5)




3. Les nouvelles procédures en HSUPA (1/5)• Comparaison avec le HSDPA

DédiéPartagéCanal de données

OuiOuiHARQ

OuiNonSoft Handover

OuiNonContrôle de puissance

QPSK Adaptative (AMC)Modulation

Variable de 2 à 256Fixe SF=16Facteur d’étalement (SF)

OuiOuiFast scheduling

2 ms2 msTTI

HSUPAHSDPACaractéristiques et procédures


3. Les nouvelles procédures en HSUPA (2/5)

• Le Scheduling (ordonnancement) : – Le scheduler , situé à la NodeB, contrôle l’allocation

des ressources radio montantes de chaque mobiledemandeur, limite ou bloque certains trafics selon lerapport «Rise-over-Termal» (ou « Noise Rise ») seuil.

Plusieurs utilisateurs transmettentsimultanément en utilisantplusieurs codes

Compromis entre demandes des mobiles en haut-débitet

niveau d’interférence et surcharge du réseau


II. HSUPA (Release 6)3. Les nouvelles procédures en HSUPA (3/5)

• Comment obtient-on les 5.6 Mbps du débitthéorique? – 2 bits par symbole (QPSK ou dual-BPSK)

– Maximum 2 codes SF=2 et 2 codes SF=4(pour un même utilisateur)

– Débit chips égal à 3.84 Mcps

Mbps Debit theorique 76.52

84.321

4

84.321 =××+××=


II. HSUPA (Release 6)3. Les nouvelles procédures en HSUPA (4/5)• Catégorie des terminaux HSUPA

Remarque : quand on applique 4 codes, deux doivent être avec SF=2 et lesdeux autres avec SF=4.

5.76 Mbps115202000010 ms and 2 ms TTISF24Category 6

2.00 Mbps-2000010 ms TTI onlySF22Category 5





Maximum Bit rateMaximum

number of bits

transmitted within

a 2 ms HSUPA TTI

Maximum

number of bits

transmitted

within a 10 ms

HSUPA TTI

Support for

10 and 2 ms

HSUPA TTI

Minimum

Spreading

factor

Maximum

number of

HSUPA code

transmitted

HSUPA

category

II. HSUPA (Release 6)3 Les nouvelles procédures en HSUPA (5/5) III. Les améliorations du HSPA+ (1/4)




3. Les nouvelles procédures en HSUPA (5/5)

• Contrôle de puissance – Les canaux étant dédiés, les interférences en UL sont

restées importantes ⇒ le contrôle de puissance rapideest indispensable

• Soft Handover (SHO) – On applique la macrodiversité qui améliore la qualité du

signal en UL – le Serving RNC reçoit plusieurs PDU de type MAC-es

associées aux mêmes données transmises. Il secharge de les combiner et de les réordonner afin de

transmettre la PDU de type MAC-d aux couchessupérieures.


III. Les améliorations du HSPA (1/4)

• Introduction de la technique MIMO (Multiple

Input Multiple Output)

– Un canal MIMO consiste en M Tx et N Rx antennes.

– Chaque antenne Tx transmet un signal différent qui

sera reçu par toutes les antennes Rx – La capacité sera augmentée linéairement :

C(MIMO) ≤ min{M,N} x C(SISO)


III. Les améliorations du HSPA+ (2/4)

• Une modulation de 64QAM en Downlink et16QAM en Uplink



• Continuous Packet Connectivity (CPC) – Nouveau format pour le canal montant DPCCH. La

signalisation n’est transmise à l’utilisateur que

lorsqu’il a des donnés à transmettre. – Le niveau des interférences est par conséquent réduitdans la cellule.

Avant la Release 7

Release 7 avec CPC





( )

11.528.0Release 7 (version 2) HSPA+ 2x2MIMO DL 16 QAM et UL 16 QAM

2384Release 7 (version 4) HSPA+ 2x2MIMO Dual Carrier

11.542.2Release 7 (version 3) HSPA+ 2x2MIMO DL 64 QAM et UL 16 QAM

11.521.1Release 7 (version 1) HSPA+ DL 64QAM et UL 16 QAM

5.7614.4Release 6

Uplink PeakData Rate

(Mbps)

DownlinkPeak Data

Rate (Mbps)

Technologie


Spécifications du systèmeLTE et au-delà pour la 4G


Plan

• Introduction

• Architecture du LTE

• Architecture protocolaire du LTE

• Les canaux LTE

• Couche physique du LTE

• Nouveautés dans le LTE-advanced


Introduction

• 3GPP LTE : Long Term Evolution – Release 8 et 9 de l’UMTS en 2009

• 3GPP LTE-advanced

– Release 10 de l’UMTS en 2011 ou 2012• Une architecture simplifiée• Une Interface radio basée sur l’OFDM• Les procédures héritées du HSPA+ sont

maintenues

I. Architecture du LTE : SAE System

Architecture Evolution (1/4)I. Architecture du LTE : SAE System

Architecture Evolution (2/4)







• Le eNodeB : – Il remplace le NodeB et le RNC

– Il réalise toutes les procédures de la couchephysique et MAC

– Il peut gérer plusieurs eNodeB

– Il coordonne le Handover entre plusieurscellules sans remonter la décision au EPS




• Le MME Mobility Management Entity: – Il gère le plan contrôle de l’usager

– Il ne fait que de la signalisation

– Il gère l’attachement ou le détachement dumobile au SAE et le tracking du mobile

– Il communique les données de localisation auHSS (Home Subscriber Server )




• Le serving SAE gateway : – Il gère le plan données de l’usager

– Il transmet les paquets de données dueNodeB au PDN

• Le PDN Packet Data Network : – C’est l’interface du réseau LTE avec les

autres réseaux de données.

– Il est équivalent au GGSN de la 2G/3G.

II. Architecture protocolaire du LTE

III. Les canaux en LTE



CIFODECOM - 2011 Dr. Soumaya Hamouda 161 CIFODECOM - 2011 Dr. Soumaya Hamouda 162

1. Comme les informations de contrôle sont limitées sur le RACH, ce canal estmaintenant directement créé à la couche MAC

2. Comme dans le HSPA, ces canaux de contrôle sont fabriqués à la couchephysique servant au scheduling et à la procédure HARQ.3. Le SCH est vu comme une évolution du HS-DSCH du HSDPA et du E-DCH du

HSUPARemarque : les mêmes canaux logiques de l’UTRAN sont gardés au E-UTRAN.


IV. Couche physique du LTE (1/6)

• Transmission multi-porteuse : OFDMA – OFDMA en DL – SC-OFDMA en UL – Le LTE permet une flexibilité d’allocation du spectre et plus de

largeur de bandes

• Multi-antenna en Tx et en Rx: MIMO – L’efficacité spectrale augmente linéairement avec le nombre

d’antennes

• Coordination entre les eNodeB – Transmission multi-cellule pou les services MBMS (Multimedia

Broadcast Multicast Service) – Coordination des interférences

• Autres aspects – Modulation : QPSK, 16QAM, 64QAM)

– AMC (Adaptation de la Modulation et du taux de codage) – HARQ, fast scheduling et autres procédures de la R5 et la R6


IV. Couche physique du LTE (2/6)• Trame OFDMA :

– Une courte subframe de 1 ms pour un délai round trip court – Structure commune si on applique le FDD ou le TDD – Insertion d’un préfixe cyclique (CP) à chaque bloc FFTpour

éviter les interférences inter-blocs en DL et en UL

IV. Couche physique du LTE (3/6) IV. Couche physique du LTE (4/6)




• PRB (Physical Resource Bloc) :


• PRB (Physical Resource Bloc) :


IV. Couche physique du LTE (5/6)

• Catégorie des terminaux et débits théoriques :


IV. Couche physique du LTE (6/6)• Le spectre alloué au LTE requière une

planification sur le long terme

V. Nouveautés dans le LTE-advanced (R10)(1/3)





(1/3)

• Timing :


(2/3)

• Extension de la largeur de bande

• Extension de l’usage de MIMO

• CoMP Coordination Multi Point transmission andreception

– Augmenter le débit en bordure de cellule, améliorer lacouverture, déploiement flexible

• Relaying

• SON Self Organizing Network

– Coordination pour une meilleure gestion desinterférences et de la mobilité

• Usage intense de Home NB



• Débit espéré :


Dimensionnement et planificationradio des réseaux cellulaires 3G+

Plan Introduction




I. Estimation de la capacité radio en UMTS : DL

II. Dimensionnement en couverture de la 3G :

ULIII. Exemple pratique de dimensionnement et

planification d’un réseau HSDPA

IV. Techniques d’amélioration de la couvertureet de la capacité en UMTS et en 3G+


• Rappel : Le but du dimensionnement estd’estimer la quantité d’infrastructure radio et

réseau pour réaliser les objectifs de : – Couverture – Capacité – Qualité de service


Introduction

• Principe de dimensionnement radio en UMTS

Hypothèse deniveau de charge

Estimation de lacapacité DownlinkBilan de liaison

Comparaison des rayons : choix du rayon minimal

Estimation de lacapacité Uplink

Résultats du dimensionnement radio

(nombre de sites, de secteurs et fréquence par site)

Rayon decouverture

Rayon decellule DL

Rayon decellule UL

Objectif du chapitre


Introduction

• Définition de la capacité radio : Le nombre decommunications (pour un service voix) ou le débit total(pour un service data) qu’un système cellulaire peut offrir

(à saturation i.e. dans un système chargé) par celluleavec une qualité de service donnée (exprimée en BERou en SINRcible)

• Remarque : Les estimations "théoriques" de la capacitéradio (dans le sens descendant) sont pour la plupartréalisées à partir de simulations de Monte-Carlo qui sontbasées sur une moyenne sur plusieurs snapshots.

I. Estimation de la capacité radio en UMTS : DL1. Calcul de la puissance requise par un mobile (1/3)





• Relation SINR et Eb/N0 : – Eb énergie binaire

– N0 densité spectrale de puissance du bruit thermique

avec Gp appelé par définition le gain de traitement ou

processing gain

00

1

N

E

G N W

E RSINR b

p

b ×=×

×=


• Expression du Eb/N0 en DL

0

2

,,1

,1,1

0 )1( N

B

b

ubu

uu

uu

b

PgPgP

g p

R

W

N

E

++−

×=⎟⎟ ⎠ ⎞⎜⎜

⎝ ⎛

∑=

α



• Hypothèse : Contrôle de puissance parfait :(Eb/N0)u = (Eb/N0)cible

• Expression de la puissance requise par un

mobile au niveau de la BS :

avec

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ ++−⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

u N u DLu

cible

bu gP f PP

W

R

N

E p ,1,

0

,1 /)1(0

α

∑≠

=1

,1,, /b

uubu DL gg f


I. Estimation de la capacité radio en UMTS : DL2. Calcul de P totale et estimation de la capacité

• Hypothèse : Système uniforme

• Puissance totale requise à la station de base :

• On définit le facteur de charge DL :

[ ]u DL

u

ucible

b

U

u

u

u

u

ucible

b

U

u

u N

f W

R

N

E

gW

R

N

E

P

P

,

,01

,1

,01

)1(1

/0

+−⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

=

∑∑

=

=

α ν

ν

[ ]u DL

u

ucible

bU

u

u DL f W

R

N

E ,

,01

)1( +−⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡= ∑

=

α ν η

I. Estimation de la capacité radio en UMTS : DL2. Calcul de P totale et estimation de la capacité

I. Estimation de la capacité radio en UMTS : DL3. Impact de la répartition des mobiles dans la cellule




• Estimation de la capacité pour un service voix à 12.2kbps. – Impact du facteur de shadowing

4223

72

Pmax=20 W

Rayon

Tenir compte de la marge de shadowing dans le bilan de liaison (dimensionnement)CIFODECOM - 2011 Dr. Soumaya Hamouda 182

• On considère un service voix à 12.2 kbps et un écart-type de shadowing égal à σ Sd=4 dB.

• Trois types de répartition dans la cellule :

Scénario 1 :

Chargé au centrede la cellule

Scénario 2 :

Répartition uniformedans la cellule

Scénario 3 :

Chargé en bordurede la cellule



• Impact sur la capacité radio : – Puissance totale requise à la station de base

– 25% – 40%



• Impact sur la stabilité du système : – Facteur de charge η DL pour

15%25%

70%

U = 30U = 60

Importance de la procedure de controle de charge

I. Estimation de la capacité radio en UMTS : DL4. Impact des débits utilisateurs sur la capacité (kbps)

I. Estimation de la capacité radio en UMTS : DL4. Impact des débits utilisateurs sur la capacité (kbps)




• Exemple : Débits 12.2 kbps et 64 kbps – Capacité totale (kbps) = ν v Uv Rv+ ν D UD RD

► C(kbps) = 1.1 Mbps (pour PMax = 20 W et un rayon de cellule de 0.7 km)


• Exemple : Débits 12.2 kbps et 128 kbps – Capacité totale (kbps) = ν v Uv Rv+ ν D UD RD

► C(kbps) = 1.2 Mbps (pour PMax = 20 W et un rayon de cellule de 0.7 km)

Nombre d’utilisateurs N changeavec la capacite (kbps)

Si le R diminue, N augmente etsi R augmente, N diminue


II. Dimensionnement en couverture de la 3G : UL1. Relation capacité / couverture

• Des statistiques basées sur des mesures ont données la courbe suivante :

⇒ On conclut que la couverture est limitée par le ULet la capacité est limitée par le DL.

Réf : Nokia 2002100 200 300 400 500 600 700 800 900

154

156

158

160

162

164

166

168

Load (kbps)

M a x i m u m p

a t h l o s s ( d B

)

Downlink path loss

Uplink path loss


II. Dimensionnement en couverture de la 3G : UL2. Bilan de liaison en UL (1/2)

• Le dimensionnement en couverture est basé surle bilan de liaison dans le sens montant car lacouverture est limitée dans le sens montant.

• Les paramètres du bilan de liaison sont : – Pour le mobile (émetteur)

• Puissance maximale d’émission• Gain d’antenne à l’émission• Pertes d’atténuation « corps » (body loss)

– Pour la station de base• Gain d’antenne à la réception, hauteur de l’antenne, pertes

dans les câbles, connecteurs, …

– Autres marges (pas considérées en GSM)• Marge d’interférence ou Noise Rise

• Marge de shadowing et de fast fading• Marge de Soft Handover

II. Dimensionnement en couverture de la 3G : UL2. Bilan de liaison en UL (2/2)

II. Dimensionnement en couverture de la 3G : UL3. Le rapport Noise Rise (1/3)




• Exemples de bilan de liaison dans le sensmontant :

– Pour un service voix à 12.2 kbps – Pour un service voix

• Le bilan de liaison donne une premièreestimation de la couverture. Cependant, enUMTS, on atteint la limite de la couverture

quand le Noise Rise atteint une valeur seuildéterminée par l’opérateur.


• On définit le facteur charge pour l’utilisateur u :

– Pu puissance reçue à la BS par le mobile u

– Itotal interférence totale à la BS

• La charge de la cellule de référence ou Facteurde charge (Load factor ) est alors :

totaluu I LP =

∑= u

uUL Lη



• L’interférence totale reçue à la BS excluant le bruitthermique donne :

• On définit le facteur Noise Rise comme le rapport :

• On obtient :

∑ ∑==−

u u

totaluu N total I LPP I

N

total

P

I =Rise Noise

UL

u

u N

total

LP

I

η −

=

−

==

∑ 1

1

1

1Rise Noise



• Exemple de rapport Noise Rise en UL en fonction du débittotal dans la cellule (Réf. Nokia 2002) :

• On remarque que pour un débit de 840kbps dans la cellule,le Noise Rise est égal à 3 dB, ce qui correspond à unfacteur de charge de 0.5. Lorsque le Noise Rise est égal à

6 dB, soit pour 1.3 Mbps, on a un facteur de charge de 0.75.

200 400 600 800 1000 1200 1400 16000

2

4

6

8

10

12

Throughput (kbps)

N o i s e R i s e ( d B )

III. Exemple pratique de dimensionnement et planificationd’un réseau HSDPA

1. Procédure générale : organigramme


1. Procédure générale : Bilan de liaison




193

Bilan de liaison

Dimensionnement Node B

Dimensionnement Iub

Dimensionnement RNC

servicesEnvironnementZone à couvrir

Rayon, Nb sites

Nb CE, Nb connexion HSDPA

Nb lien E1

Nb RNC

Planification Radio

Prédiction et optimisation de la couverture CIFODECOM - 2011 Dr. Soumaya Hamouda 194

194


• Modèle de propagation: SPM

MAPL=[(K1+K3*log(Heff)+K4*Diffraction+K6*(Hmeff)+Kclutter*f(clutter))+((K2+

K5log(Heff)*log(d)))]

• Calcul du rayon pour les différents types d’environnements,

services et liens.

• Résultat : rayon de cellule est le minimum des distances

obtenues en UL et DL

195

Rayon par

Env (Km)

Dense

Urbaine

Urbaine Suburbaine Rural

12,2 Kbit/s 1,47 1,94 2,37 5,65

64 Kbit/s 1,05 1,38 1,68 3,99

144 Kbit/s 0,90 1,17 1,42 3,38

384 Kbit/s 0,68 0,88 1,07 2,53

cvc

v


1. Procédure générale : Estimation du rayon de la cellule


• Dimensionnement du Node B

– Nombre de BB nécessaires pour la signalisation et les canaux communs.

nb_cell_Node B

max_nb_cell_per_BB

– Nombre de BB nécessaires pour le trafic.

Mpole_site = nb_cell_per_site x Mpole_cell

• Résultats :

196

Nb de

secteur

Nb de BB

UMTS

Nb de BB

HSDPA

Nb max de

CE en UL

Nb max de

CE en DL

Node B 3 3 1 416 416


1. Procédure générale : Dimensionnement radio

NBB_signaling =


1. Procédure générale : Dimensionnement radio


2. Planification d’un réseau UMTS




• Dimensionnement de l’interface Iub

– Nombre de liaisons E1 connectées au Node B

nb_E1_per_Node_B= [EB_Factor*[BW(ALCAP) +BW (NBAP-c) + nb_BB_NodeB*BW

(NBAP- d) + BW (O&M)] +Max(PCR service)] / E1_VP_Bandwidth

– Résultat :

nb_E1_per_Node_B = 2.

197

g


• Outil de planification : Atoll

• Les Inputs :

– Système de coordonné : UTM zone 32.

– Zone et clutters

– Carte de trafic

– Type d’antenne: 65 deg 18 dBi 0 tilt

– Terminaux : Mobile et PDA

– Mobilité, Profil utilisateur, Services, Radio bearers…

– Rayons de cellule estimés – Introduction des paramètres des sites

198


Niveau de

signal faible

Pas de

couverture

La placement automatique

ne permet pas d’assurer le

niveau de champ demandé



Carte du niveau du signal générée par Atoll


Carte du niveau du signal : Optimisée

Seuil

Signal

excellent

67,5%




2. Planification d’un réseau UMTSCarte de couverture par émetteur






Carte d’analyse de réception du canal pilote (Ec/I0)

Couverture 99,5 %

Seuil


Carte de couverture par émetteur

Absence d’interférences sur presque toute la zone

Pollution pilot


Prédiction sur le canal HS-PDSCH

99,5 % d’utilisateurs servis

Qualité excellente97,2%


3. Planification d’un réseau HSDPA


Prédiction de la couverture CQI Dégradation de la qualité de

CQI en bordure du cellule

Nom Pourcentage %

CQI coverage 99,5

CQI >=20 42,8

CQI >=15 77,8

CQI >=10 99,4






4. Autres performances




Prédiction du débit HSDPA: Peak Rate3,36 Mbps: Position

favorable,16 QAM,

taux de codage:3/4

160 kbit/s: Positiondéfavorable, QPSK,

taux de codage

moins élevé


Impact du choix de la porteuse

• Scénario 1: Un réseau qui supporte l’UMTS et le

HSDPA sur une même porteuse.

• Scénario 2 : Un réseau qui supporte l’UMTS et

le HSDPA sur deux porteuses différentes .

206


Service Nombre

d'utilisateur

Pourcen-

tage servis

Débit UL

(Mbps)

Débit DL

(Mbps)

Utilisateurs en

attente ou rejeté

Mobile

internet

access

7,58 100% 135,68kbps

Assuré parHSDPA

Ptch > PtchMax:1,06

Admission/

Reject:0,04

HSDPADelayed:1,1

Multimédia

Messaging

service

20,32 95%458,24

kbps

Assuré par

HSDPA

Vidéo

Conferenci

ng

52,5 100% 3,36 Mbps 3,36 Mbps

Voix 108,66 100% 803,25kbps

801,05kbps

207

Scénario1: taux de Blocage est 1,2%.Puissance

insuffisante

pour un canal

de trafic en

DL





Scénario 1: Exemple












ServiceNombre

d'utilisateur

Pourcen-

tage

Débit UL

(Mbps)

Débit DL

(Mbps)

Utilisateurs

rapporté ou

rejeté

Mobile

internet

acces

8,26 100% 138,24 kbpsAssuré par

HSDPA

Ptch >

PtchMax:

0,12

Admission/

Rejet

0,12

HSDPA

Delayed:

1,48

Multimédia

Messaging

service

21,44 99,4% 483,84 kbpsAssuré par

HSDPA

Vidéo

conferencing52,58 99,9% 3,37 Mbps 3,37 Mbps

Voix 104,5 99,9% 756,89 kbps 753,47 kbps

Impact du choix de la porteuseScénario 2: le taux de blocage est 0,9%.


210

Adaptation au réseau 2G existant


IV. Techniques d’amélioration de la couvertureet de la capacité en UMTS et en 3G+ (1/5)

• Les techniques utilisées pour améliorer lacouverture et la capacité en UMTS et en 3G+consistent en :

– L’introduction de la diversité d’antenne – La sectorisation

– La détection multi-utilisateurs

– Le Beamforming

– Adoption de la stratégie de Network sharing

– L’introduction des femtocells ou des flybox



• Les Femtocells : – Ce sont des "petites" stations de bases, appelées

aussi “Home BS” ou “access point base station”,

ou encore “3G access point”. – Elles adoptent les mêmes normes des

réseaux radio-mobiles. – Elles permettent d’améliorer principalement la

couverture en indoor .

– Femto Forum créé le 2 juillet 2007 en associationavec l’organisme 3GPP


• Les Femtocells :

• Les Femtocells :





– Elles permettent de connecter des mobiles aux réseaux cellulaires desopérateurs via une "passerelle résidentielle" (ADSL ou fibre optique) .

– Elles offrent la possibilité de faire des Handovers Macrocell / FemtoCell


– Problèmed’interférences

Femto/MacrocellsetFemto/Femtocells

– Risque dedégradation de laQoS dans lesystème

⇒ Il faut une bonneoptimisation del’allocation desressources radio



• Les Flybox : – Ces box intègrent une

carte SIM – Ils transforment le signal

3G reçu de la BS en unsignal WiFi

– Il y a a priori moins deproblème d’interférences

– Ils doivent cependant êtreplacés à côté de la fenêtrepour garantir uneamélioration de la

couverture.

Ingénierie des Réseaux Mobiles 3G-4G.pdf

Documents

Transcript of Ingénierie des Réseaux Mobiles 3G-4G.pdf