PFE_KAMOUN_Samiha

RAPPORT DE PROJET DE FIN D’ETUDES

Filière

Ingénieurs en Télécommunications

Option

Ingénierie des réseaux

Modèle de dimensionnement BSS pour le

réseau GPRS

Elaboré par :

Samiha KAMOUN

Encadré par :

M. Wadi BELLAAJ

M. Sami TABBANE

Année universitaire : 2004/2005

A mes chers parents,

A mes frères et ma sœur,

A Heythem, Fayçal, Imen, Nouha et Rym,

A tous ceux qui j’aime et m’aiment,

Je dédie ce modeste travail.

Remerciements

e 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.

e remercie profondément M. Adel AKROUT, chef du

département réseau d’accès de TUNISIANA, qui m’a

accueilli au sein de son département pour la réalisation de ce travail.

e tiens à assurer ma profonde gratitude à mes encadreurs, M.

Wadi BELLAAJ chef du service BSS de TUNISIANA et M.

Sami TABANNE professeur à l’école supérieure des

communications de Tunis pour leurs soutiens aussi bien moraux

que techniques, et pour tous leurs précieux conseils.

vec beaucoup d’égard et de différence, je ne manquerai pas

de remercier M. Nizar CHEMLI, M. Naoufel HAMDI, M.

Kamel TRABELSI et M. Bessem BOUKHRIS qui n’ont jamais

manqué de m’apporter de l’aide.

Samiha KAMOUN

J

J

J

A

Avant-propos

Ce document s’inscrit dans le cadre d’un projet de fin d’études. Il présente mon travail

réalisé au sein du département «réseau d’accès» de la direction technique de TUNISIANA.

Cette société, fondé le 11 Mai 2002, est le deuxième opérateur de réseau GSM en

Tunisie. Au sein de son département «réseau d’accès» s’effectue la planification et

l’optimisation du réseau radio.

Dans ce contexte, s’inutile mon projet «Modèle de dimensionnement BSS pour le

réseau GPRS», qui consiste à concevoir et implémenter un modèle de dimensionnement qui

permet d’estimer le nombre des canaux PDCH et Gb.

L’objectif majeur de ce projet est d’aboutir à des données de base permettant de

définir la procédure d’implantation du GPRS.

Tables des matières

i


Introduction générale ............................................................................................................... 1

Chapitre 1 : Etat de l’art .......................................................................................................... 2

1.1. Introduction ..................................................................................................................... 2

1.2. L’intégration du GPRS .................................................................................................... 2

1.2.1. Les entités à ajouter .................................................................................................. 3

1.2.2. Les mises à jour nécessaires ..................................................................................... 3

1.2.3. Les différentes solutions de l’architecture BSS........................................................ 4

1.2.4. L’impact sur le réseau GSM..................................................................................... 5

1.3. Les indicateurs clés de performance du GPRS................................................................ 6

1.3.1. Vue générale ............................................................................................................. 7

1.3.2. Les indicateurs de trafic............................................................................................ 7

1.3.3. Les indicateurs de qualité de service ........................................................................ 9

1.3.4. Les indicateurs de disponibilité des ressources...................................................... 10

1.4. L’évolution du GPRS : EDGE ...................................................................................... 11

1.4.1. Architecture générale .............................................................................................. 11

1.4.2. Comparaison EDGE/GPRS .................................................................................... 12

1.5. Des statistiques .............................................................................................................. 13

1.5.1. Le GPRS dans le monde ......................................................................................... 13

1.5.2. L’EDGE dans le monde.......................................................................................... 14

1.6. Conclusion..................................................................................................................... 15

Chapitre 2 : Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS......................... 16

2.1. Introduction ................................................................................................................... 16

2.2. Problématique ................................................................................................................ 16

2.3. Etude et analyse de l’existant ........................................................................................ 17

2.3.1. Le simulateur GPRSim........................................................................................... 17

2.3.2. ESG-NetCOP.......................................................................................................... 19

2.3.3. L’approche du constructeur C1 .............................................................................. 20


ii

2.3.4. L’approche du constructeur C2 .............................................................................. 23

2.3.5. Récapitulation......................................................................................................... 24

2.4. Conception du modèle de dimensionnement BSS pour le GPRS ................................. 25

2.4.1. Premier modèle proposé ......................................................................................... 26

2.4.2. Deuxième modèle proposé ..................................................................................... 28

2.4.3. Le modèle adoptée.................................................................................................. 32

2.5. Conclusion..................................................................................................................... 33

Chapitre 3 : Implémentation du DBMG.............................................................................. 34

3.1. Introduction ................................................................................................................... 34

3.2. Spécification des besoins............................................................................................... 34

3.2.1. Les besoins fonctionnels ......................................................................................... 34

3.2.2. Les besoins non fonctionnels .................................................................................. 40

3.3. Conception..................................................................................................................... 40

3.3.2. Choix du système d’information............................................................................ 41

3.3.4. Conception de la base de données.......................................................................... 42

3.4. Réalisation..................................................................................................................... 44

3.4.1. Environnement de travail ....................................................................................... 44

3.4.2. Choix de la technique ............................................................................................. 45

3.4.3. Interfaces Homme machine .................................................................................... 45

3.5. Conclusion..................................................................................................................... 48

Conclusion générale................................................................................................................ 50

Bibliographie ........................................................................................................................... 51

Annexe ..................................................................................................................................... 52

Listes des figures

iii

Listes des figures

Figure 1.1 L’infrastructure GPRS .............................................................................................. 3

Figure 1.2 Classification des indicateurs GPRS......................................................................... 7

Figure 1.3 L’architecture de l’EDGE....................................................................................... 11

Figure 1.4 Apport de la modulation de l’EDGE....................................................................... 12

Figure 1.5 Types de codage du GPRS et de l’EDGE.............................................................. 13

Figure 1.6 Contrats GPRS par fournisseur (Mars 2005) .......................................................... 14

Figure 1.7 L’EDGE dans le monde .......................................................................................... 14

Figure 1.8 Contrats EDGE par fournisseur (Mars 2005) ......................................................... 14

Figure 2.1 Débit IP moyen offert à l’utilisateur [3].................................................................. 18

Figure 2.2 Graphe de dimensionnement des PDCH dédiés [3] ................................................ 18

Figure 2.3 Le modèle de dimensionnement des PDCH dédiés (GPRSim) .............................. 19

Figure 2.4 Exemple d’architecture GPRS visualisée par l’ESG-NetCOP [7].......................... 20

Figure 2.5 Procédure de dimensionnement des PDCH (constructeur C1) ............................... 21

Figure 2.6 Exemple d’une fonction de distribution cumulative du débit global...................... 22

Figure 2.7 Procédure de dimensionnement Gb (constructeur C1) ........................................... 23

Figure 2.8 Procédure de recherche de l’approche de dimensionnement .................................. 26

Figure 2.9 Premier modèle proposé.......................................................................................... 27

Figure 2.10 Procédure de calcul du débit global...................................................................... 33

Figure 3.1 Le modèle conceptuel de la base de données.......................................................... 43

Figure 3.2 Le modèle relationnel de la base de données .......................................................... 44

Figure 3.3 L’écran d’accueil du DBMG.................................................................................. 45

Figure 3.4 L’interface «BSS Dimensioning» ........................................................................... 46

Figure 3.5 L’option « BSS Topology » du menu « DBMG » .................................................. 47

Figure 3.6 Exemple d’une architecture d’un MFS ................................................................... 47

Figure 3.7 L’option « Find » du menu « DBMG » .................................................................. 47

Figure 3.8 Exemple d’un résultat de recherche d’un BSC ....................................................... 48

Figure 3.9 L’interface d’aide sur les KPI ................................................................................. 48

Listes des tableaux

iv

Listes des tableaux

Tableau 1.1 Les caractéristiques du PCU par constructeur ........................................................ 5

Tableau 2.1 Approches et recommandations ............................................................................ 24

Tableau 2.2 Paramètres de dimensionnement BSS du GPRS .................................................. 25

Tableau 2.3 Les paramètres de dimensionnement de la première approche ............................ 26

Tableau 2.4 Exemple d’un modèle de trafic GPRS.................................................................. 29

Tableau 2.5 Exemple de profils d’abonnés .............................................................................. 29

Tableau 2.6 Débit RLC par type de codage ............................................................................. 29

Tableau 3.1 Type de codage approprié en fonction du C/I ...................................................... 37

Tableau 3.2 Débit RLC en fonction du type de codage ........................................................... 37

Listes des abréviations

v


A AGCH: Access Grant CHannel

AUC: AUthentification Center

B BCCH: Broadcast Control CHannel

BLER: Block Error Rate

BSC: Base Station Controler

BSS: Base Station Sub-system

BSSGP: BSS GPRS Protocol

BTS: Base Transceiver Station C CCU: Channel Codec Unit

CI: Cell Identifier

CS: Coding Scheme

D DBMG: Dimensioning BSS Model for GPRS Network

E ECSD: Enhanced Circuit-Switched Data

EDGE: Enhanced Data ratesfor the GSM Evolution

EGPRS: Enhanced GPRS EIR: Equipment Identity Register

F FR: Frame Relais

G GGSN: Gateway GPRS Support Node

GMM: GPRS Mobility Management


vi

GMSC: Gateway MSC

GMSK: Gaussian Minimum Shift Keying

GPRS: General Packet Radio Service

GR: GPRS Register

GSM: Global System for Mobile communication

GSMS: GPRS Short Message service

GTP: GPRS Tunnel Protocol

H HLR: Home Location Register

I IP: Internet Protocol

L LLC: Logical Link Control

M MAC: Medium Access Control

MCS: Modulation Coding Scheme

MFS: Multi-BSS Fast Packet Server

MS: Mobile Station

MSC: Mobile services Switching Center

N NSS: Network Sub-System P PACCH: Packet Associated Control Channel

PAGCH: Packet Access Grant Channel

PBCCH: Packet Broadcast Control Channel

PCH: Paging CHannel

PCU: Packet Control Unit

PCUSN: Packet Control Unit Support Node

PDCH: Packet Data Channel

PDN: Packet Data Network

PDTCH: Packet Data Transfert Channel


vii

PLMN: Public Land Mobile Network

PNCH: Packet Notification Channel

PPCH: Packet Paging Access Channel

PRACH: Packet Random Access Channel

PSTN: Public Switched Telephon Network

PTCCH: Packet Timing Control Channel

R RACH: Rand Access Channel

RLC: Radio Link Control

S SGSN: Serving GPRS Support Node

SM: Session Management

SNDCP: Sub network Dependent Convergence Protocol

T TBF: Temporary Block Flow

TCP: Transport Control protocol

TDMA: Temporary Division Multiple Access

U UDP: User datagram Protocol

UMTS: Universal Mobile Telecommunications System

V VLR: Visitor Location Register

Introduction générale

1

Introduction générale

Les systèmes radio mobiles sont actuellement en pleine expansion dans la plupart des

pays du monde. En effet, les services offerts par ces systèmes sont innovants.

Le GSM est le standard pour les communications numériques le plus répandu.

Système de deuxième génération, il offre aux utilisateurs la téléphonie vocale, le fax et la

transmission de données avec un débit maximal de 9,6kbits/s. Ce débit a été perçu comme une

limitation importante qui empêche la croissance du réseau. Ainsi, la norme GSM est évoluée

pour permettre la transmission des données avec des débits plus importants et l’adoption de

nouveaux services dont l’accès à l’Internet.

Pour surmonter cette limitation, un nouveau service du GSM a été introduit à la fin des

années 99. Il s’agit du GPRS, qui présente un premier pas vers la troisième génération. Ce

service permet l’augmentation des débits de transmission en se basant sur un mode de

transfert par paquets.

Le GPRS 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 GPRS nécessite 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

GPRS, de prévoir la topologie BSS et de déterminer les importants indicateurs clés de

performance qui feront ensuite l’objet d’une analyse pour évaluer la performance du réseau

GPRS.

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

ressources du sous-système radio du réseau GPRS.

Dans un premier volet, nous entamons la partie de l’état de l’art. Dans cette partie nous

nous intéressons à l’étude des principaux concepts pour l’intégration du GPRS ainsi qu’à

l’étude des principaux indicateurs de performance qui caractérisent un réseau GPRS.

Dans un second volet, nous élaborons, en se basant sur des modèles de trafic

appropriés, la procédure de base de dimensionnement des canaux PDCH et Gb. Cette

procédure de base sera ensuite adoptée pour l’implémentation de l’outil.

Finalement, nous entamons la spécification des besoins suivie par la description des

différentes phases de la conception et la présentation de la réalisation de l’outil.

Chapitre 1 : Etat de l’art

2


1.1. Introduction

Le réseau GSM (Global System for Mobile communication) est conçu essent iellement

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 kbits/s en transmission de données.

La commutation de circuit nécessite l’établissement d’une communication au sein de

la cellule GSM, monopolisant ainsi un canal de communication qui ne peut pas être exploité

par un autre utilisateur. Ce mode de transfert est optimal seulement lorsque il s’agit d’un

transfert d’un volume important d’information. Mais dans le cas d’un transfert sporadique, ce

mode est peut efficace, car le temps d’utilisation des ressources ne présente qu’une partie du

temps total de la connexion.

En plus le débit, offert par le GSM, est insuffisant pour couvrir les nouveaux besoins

de transferts de données et définit un frein à la diffusion des contenus Multimédias.

La technologie GPRS, greffée sur l’infrastructure GSM, est une solution intermédiaire

conçue pour l’augmentation des débits de transmission des données et l’optimisation de

l’utilisation des ressources.

Dans ce chapitre, nous présentons les différentes actions nécessaires pour l’intégration

du GPRS. Puis nous étudions les indicateurs de performance qui caractérisent un réseau

GPRS. Finalement, nous examinant la technologie EDGE, qui est une évolution du GPRS, et

nous présentons quelques statistiques sur les deux technologies.

1.2. L’intégration du GPRS

Le GPRS est un service supplémentaire rajouté au réseau GSM existant, qui permet la

transmission des données par paquet avec un débit élevé. Son intégration nécessite l’ajout de

certaines entités et des mises à jour au niveau des équipements du réseau GSM existant.

D’après une étude faite sur les solutions proposées par certains constructeurs, nous

remarquons que plusieurs architectures sont envisageables pour la mise en place de

l’infrastructure GPRS. L’opérateur doit, donc, adopter l’architecture qui permet de minimiser

les coûts de déploiement. En plus, il a besoin de prévoir l’impact de l’intégration du GPRS sur

le réseau GSM existant.


3

1.2.1. Les entités à ajouter

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

Elle utilise les mêmes fréquences GSM 900/1800/1900 Mhz, seule l’architecture est

sensiblement modifiée. La figure 1.1 présente l’infrastructure GPRS.

PDNGCSN

SGSN

PSTN

PCU

MSCTrafic en mode circuit

BTSCCU

BTSCCU

BSC

GMSC

Trafic en mode paquet

GR

H/VLR

Entités GPRSEntités GSM

PDNGCSN

SGSN

PSTN

PCU


BTSCCU

BTSCCU

BSC

GMSC


GR

H/VLR

PDNPDNGCSN

SGSN

PSTNPSTN

PCU


BTSCCU

BTSCCU

BSC

GMSC

PCU


BTSCCU

BTSCCU

BSC

PCUPCU

MSCMSCTrafic en mode circuit

BTSCCU

BTSCCU

BSC

BTSCCU

BTSBTSCCU

CCU

BTSCCU

BTSBTSCCU

CCU

BSCBSC

GMSCGMSC


GR

H/VLR

Entités GPRSEntités GSM

Figure 1.1 L’infrastructure GPRS

L’implantation du GPRS nécessite l’ajout :

• de deux routeurs IP :

o SGSN : un routeur IP relié à un ou plusieurs BSS. Il gère les terminaux

présents dans une zone bien déterminée.

o Le GGSN : un routeur IP relié à un ou plusieurs réseaux de données. Il

permet l’interconnexion avec les réseaux externes et l’acheminement

des données venant de ces réseaux vers le SGSN du destinataire.

• d’un PCU intégré au sous-système radio, qui gère les fonctions de contrôle de

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

1.2.2. Les mises à jour nécessaires

Pour l’intégration du GPRS et en plus des entités ajoutées, des mises à niveau sont

nécessaires au niveau de :

• BTS : implantation d’une fonction CCU qui permet d’appliquer le type de

codage décidé par le PCU,

• 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),

• HLR : pour lui permettre de se connecter au SGSN et de gérer la mobilité.


4

Suite à ces mises à niveau, les équipements GSM peuvent supporter la norme GPRS

tout en assurant les mêmes fonctionnalités GSM.

1.2.3. Les différentes solutions de l’architecture BSS

Pour le déploiement du GPRS, plusieurs architectures du BSS figurent sur le marché.

En effet, chaque constructeur opte pour une architecture spécifique pour implanter le PCU et

le connecter au SGSN.

1.2.3.1. L’implantation du PCU

L’intégration du GPRS dans le réseau GSM nécessite l’implantation d’un PCU dans le

sous-système radio. Le PCU peut être, géographiquement, situé dans la BTS, le BSC ou le

SGSN. Les solutions proposées par les constructeurs envisagent deux configurations :

• le PCU intégré dans le BSC,

• le PCU externe au BSC.

Le tableau 1.1 regroupe des solutions PCU proposées par certains constructeurs ainsi

que la spécification caractérisant chaque solution.

Constructeur Solution Description

Alcatel [14] MFS : PCU externe

o Fournit les fonctionnalités du PCU et de

l’interface Gb,

o Composé d’au plus de 22 cartes GPU dont

chacune peut manipuler un BSC,

o La capacité d’une carte GPU est de 240

PDCH,

o Peut supporter des débits élevés (CS1 et CS2).

Nortel [10] PCUSN : PCU externe

o Fournit les fonctionnalités du PCU.

o Deux configurations sont possibles : PCUSN-

12 et PCUSN-24. Chaque configuration peut

supporter 12 BSC.

Motorolla

[13] PCU externe

o Connecte un BSC à un SGSN

o Basée sur un bus PCI extensible de 30 à 3240

time slot.

o Peut supporter des débits élevés (CS1, CS2,

CS3 et CS4)


5

Siemens [9] PCU intégré au BSC

o Une carte PCU est composée de deux cartes

PPXU,

o La capacité d’une carte PPXU est de 256

PDCH.

Tableau 1.1 Les caractéristiques du PCU par constructeur

1.2.3.2. La connexion Gb

L’interface Gb, dans un réseau GPRS, sert à connecter un ou plusieurs PCU à un

SGSN. Cette connexion peut être :

• dédiée : Il s’agit d’implanter un nouveau lien reliant le PCU et le SGSN. Ce

lien est réservé au transfert des paquets. L’inconvénient de ce mode est le coût

d’implantation élevé surtout dans le cas où la distance séparant les deux entités

est importante.

• mixte : Ce mode de connexion permet d’exploiter au maximum les liens déjà

existants du réseau GSM. En fait, il s’agit de réserver des time slots de

l’interface Ater reliant le PCU au transcodeur pour transférer les paquets. Puis,

à partir du transcodeur, il y aura des liens Gb pour terminer le transfert des

paquets au SGSN. L’inconvénient de ce mode est l’utilisation de certaines

ressources réservées au réseau GSM ce qui diminue la capacité du réseau GSM

et peut engendrer une augmentation du taux de congestion de la voix.

1.2.4. L’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

BSC du réseau GSM existant.

1.2.4.1. 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


6

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.

1.2.4.2. 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 (2 liens de 64 kbits/s) 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.

1.2.4.3. L’impact sur le BSC

Le contrôleur de station de base peut supporté, dans le cas où le PCU est intégré dans

le BSC, un nombre limité de PCU. En plus, le PCU peut manipuler un nombre limité de

canaux PDCH. Ainsi, la somme des PDCH actifs dans les cellules connectées à un BSC peut

dépasser la capacité totale de tous les PCU intégrés dans ce même BSC. Dans ce cas, il est

nécessaire d’ajouter un nouveau BSC.

L’opérateur a un intérêt de minimiser l’impact du GPRS sur le réseau GSM, dans le

but de minimiser les coûts de déploiement du GPRS, tout en garantissant la qualité de service

acceptable.

1.3. Les indicateurs clés de performance du GPRS

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, 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 GPRS.

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

performance du réseau d’accès du GPRS ainsi que quelques exemples pour chaque catégorie

et chaque domaine.


7

1.3.1. Vue générale

Les indicateurs GPRS peuvent être classés en trois principales catégories :

• Indicateurs de trafic : cette catégorie d’indicateurs évalue la charge du trafic

par interface (radio et Gb) et par canaux logiques (AGCH/PAGCH,

PCH/PPCH, UL/DL, PDTCH, et UL/DL PACCH).

• Indicateurs de qualité de service : cette catégorie d’indicateurs de performance

évalue le taux de succès ou d’échec par interface (radio, Atermux et Gb) et par

procédure (établissement d’un flux montant ou descendant, transfert des

données sur le lien montant ou le lien descendant et allocation ou réallocation

des ressources radio).

• Indicateurs de disponibilité des ressources : cette catégorie d’indicateurs

détermine la disponibilité et l’usage des ressources par un interface (Ater, Abis

et Gb) et par PCU.

La figure 1.2 présente l’hiérarchie de la classification des indicateurs clés de

performance du réseau d’accès du GPRS.

Figure 1.2 Classification des indicateurs GPRS

1.3.2. Les indicateurs de trafic

Ces indicateurs permettent d’évaluer la charge du trafic écoulée sur les différentes

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

• Le nombre de transactions des demandes, succès et échec pour l’établissement

d’un flux montant ou d’un flux descendant,


8

• La charge du trafic (données et signalisation) supportée par les canaux logiques

pour optimiser le dimensionnement des canaux,

• La charge du trafic qui concerne la procédure d’allocation des ressources,

• Le trafic supporté par l’interface Gb.

Ainsi, ces indicateurs de trafic peuvent caractériser les domaines du réseau d’accès

GPRS suivants :

• L’établissement des flux de données,

• Le transfert des données,

• L’allocation des ressources,

• L’interface radio,

• L’interface Gb.

Dans ce qui suit, nous présentons les principaux indicateurs de trafic par domaine.

1.3.2.1. Les inducteurs de trafic : établissement des flux de données

Ces indicateurs présentent des statistiques sur le trafic écoulé dû à l’établissement des

flux de données. Ces indicateurs traduisent:

• Le nombre des demandes d’établissement d’un flux de données avec ou sans

un PDCH maître pour chaque état d’un MS : état de veille ou état de transfert

de paquets,

• Le nombre des établissements d’un flux de données avec ou sans un PDCH

maître pour chaque état d’un MS : état de veille ou état de transfert de paquets,

• Le nombre des recherche de MS (paging) avec un canal GPRS-paquet par

rapport au nombre des recherches de MS avec un canal GSM-circuit.

1.3.2.2. Les indicateurs de trafic : transfert des données

Ce type d’indicateurs détermine la charge du trafic écoulé pour le transfert des

données. Ils fournissent à l’utilisateur des statistiques sur :

• Le nombre moyen et maximal des TBF simultanés

• Le débit utile et moyen par PDCH, TBF et cellule,

• Le débit utile maximal.


9

1.3.2.3. Les indicateurs de trafic : allocation des ressources

Les indicateurs d’allocation des ressources, 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 canaux GSM-circuit et des PDCH maîtres utilisés pour la

demande ou la confirmation de l’allocation des ressources,

• Le nombre maximal, minimal et moyen des PDCH alloués dynamiquement.

1.3.2.4. Les indicateurs de trafic : interface radio

Il s’agit d’un ensemble de statistiques sur les charges (données et signalisation)

supportées par les canaux logiques du GPRS (PAGCH, PPCH, PRACH, PDTCH et PACCH)

et les canaux GSM-circuit (AGCH, CCCH, PCH, et RACH) utilisés par le service GPRS.

1.3.2.5. Les indicateurs de trafic : interface Gb

Pour ce type d’indicateurs, qui évaluent la charge du trafic écoulé au niveau de

l’interface Gb, on trouve les statistiques suivantes :

• Le nombre des octets LLC descendants abandonnés à cause d’une congestion,

• Le nombre des octets LLC descendants abandonnés à cause d’une suspension,

• Le nombre des octets LLC descendants bien routés,

• Le nombre des octets LLC descendants non routés.

1.3.3. Les indicateurs de qualité de service

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.

1.3.3.1. Les indicateurs de QoS : 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:

• Le taux de succès d’établissement d’un flux de données montant ou descendant,

• Le taux d’échec d’établissement d’un flux de données montant ou descendant,

• Le taux de blocage à l’établissement d’un flux montant ou descendant,

• Le taux de coupure après l’allocation d’un flux montant ou descendant,


10

• L’échec d’établissement d’un flux de données montant ou descendant à cause

d’une congestion au niveau radio, interface Gb ou PCU.

1.3.3.2. Les indicateurs de QoS : 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. Par exemple :

• La retransmission des blocs RLC,

• La perte des blocs RLC,

• La suspension d’un flux de données,

• La suspension de la liaison radio,

• La suspension de la liaison Gb,

• L’usage des types de codage.

1.3.3.3. Les indicateurs de QoS : allocation des ressources

Pour le domaine d’allocation des ressources, la qualité de service est évaluée par les

indicateurs suivants :

• Taux de succès d’allocation des PDCH,

• Echec d’allocation des PDCH maîtres,

• Echec d’allocation des PDCH esclaves,

• Taux de succès de réallocation des ressources pour l’établissement des flux de

données.

1.3.4. 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.

1.3.4.1. Les indicateurs de disponibilité des ressources : interface Ater

Ce type d’indicateurs traduit la disponibilité des canaux Ater qui dépend

essentiellement de la disponibilité des liens LAPD.

1.3.4.2. Les indicateurs de disponibilité des ressources : interface Gb

La disponibilité des canaux Gb est déterminée par l’analyse des indicateurs de

performance suivants:

• la disponibilité des PVC,


11

• la disponibilité des BC,

• la disponibilité des BVC.

1.3.4.3. Les indicateurs de disponibilité des ressources : PCU

La disponibilité des ressources au niveau du PCU est déterminée à travers les

indicateurs qui déterminent les taux de congestion du PCU.

1.4. L’évolution du GPRS : EDGE

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

avec le déploiement:

• d’une infrastructure basée sur la commutation de paquets : EGPRS

• d’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.

1.4.1. Architecture générale

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

sensiblement modifié. La figure 1.3 représente l’architecture de l’EDGE :

Figure 1.3 L’architecture de l’EDGE

Le déploiement de l’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.


12

1.4.2. Comparaison EDGE/GPRS

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.

1.4.2.1. Technique de 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 8PSK.

Avec cette modulation, on a huit états (voir figure 1.8), la vitesse de modulation est la même

que pour la GMSK mais permet un débit instantané trois fois plus élevé, chaque état de

modulation transmettant l'information relative à trois bits. L’inconvénient de ce type de

modulation, c’est qu’elle est plus sensible au bruit, vue q’on a plus d’états.

Cette modulation permet donc d’évoluer le GPRS vers l’EDGE.

Figure 1.4 Apport de la modulation de l’EDGE

1.4.2.2. Type de codage

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

4. Pour le cas de l’EDGE, la capacité d’un time slot peut atteindre 59,2 kbits/s. En effet

l’EDGE définit 9 autres types de codage (MCS1 jusqu’à MCS9) dont les quatre premiers

types utilisent la modulation GMSK, les autres utilisent la modulation 8PSK. La figure 1.5

représente les types de codage GPRS et EDGE en fonction du débit d’un time slot.


13

Figure 1.5 Types de codage du GPRS et de l’EDGE

1.4.2.3. 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.

1.5. Des statistiques

Nous présentons dans cette section quelques statistiques sur l’état du GPRS et de

l’EDGE dans le monde.

1.5.1. Le GPRS dans le monde

Le GPRS est une technologie datant de la fin des années 1990. Les années 1997 et

1999 présentent les deux importantes périodes du GPRS et marquent une avancée vers les

premiers tests. Et c’est qu’à partir du juin 2000 que le GPRS est commercialisé pour la

première fois au Royaume-Uni.

Vers la fin de 2004, le service GPRS est commercialisé dans 72 pays par 172

opérateurs [12]. Plusieurs fournisseurs des réseaux mobiles ont proposés des solutions GPRS

qui sont déjà adoptées par certains opérateurs.


14

Figure 1.6 Contrats GPRS par fournisseur (Mars 2005)

1.5.2. L’EDGE dans le monde

L’EGRS est apparu après le GPRS à la fin de l’année 2002. Vers la fin de 2004, il est

commercialisé dans 30 pays par 40 opérateurs [12]. D’après la figure 1.7, on remarque que

l’EDGE est déployé surtout à l’Amérique.

Figure 1.7 L’EDGE dans le monde

Figure 1.8 Contrats EDGE par fournisseur (Mars 2005)


15

1.6. Conclusion

Le service GPRS, rajouté 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 à jour. Il doit, donc, estimer les équipements

nécessaires, leurs configurations et les liens qui les relient.

Ces besoins découlent des ressources de transmission nécessaires pour faire écouler le

trafic paquet. Dans ce projet, nous nous intéressons au sous-système radio (BSS) du GPRS.

Ainsi, nous avons besoins d’estimer les canaux PDCH et Gb nécessaires.

Dans le chapitre suivant, nous élaborons un modèle de base pour le dimensionnement

BSS du GPRS. Ce modèle va nous permettre d’estimer le nombre des canaux PDCH et Gb

nécessaires pour l’introduction du GPRS et par suite les équipements nécessaires et la

topologie du sous-système radio.

Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS

16

Chapitre 2 : Le modèle de dimensionnement BSS pour le

réseau GPRS

2.1. Introduction

Après l’étude des principaux concepts d’intégration du GPRS, nous allons établir,

dans ce chapitre, le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS.

Nous commençons par présenter la problématique relative au sujet traité. Puis, nous

étudions des travaux déjà réalisés et qui traitent le même problème envisagé dans ce projet.

A la fin, en se basant sur les avantages acquis par ces travaux, nous définissons

l’approche de dimensionnement qui sera ensuite adoptée pour la spécification et la conception

de l’outil.

2.2. Problématique

Un opérateur, qui décide introduire le GPRS au sein de l’infrastructure existante de

son réseau GSM, se trouve face à plusieurs choix et plusieurs prédictions à faire qui

compliquent la tâche. En effet, pour implanter le GPRS, certains équipements seront ajoutés

au réseau GSM. Donc l’opérateur doit estimer les équipements nécessaires pour le

déploiement du GPRS et leurs configurations. Dans ce projet, nous nous intéressons

essentiellement au sous-système radio du GPRS.

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

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

Donc, un opérateur, souhaitant intégrer le GPRS, a besoin de prévoir les services qui seront

adoptés par ces abonnés ainsi que les débits souhaités par ces derniers. Le cas de

TUNISIANA est plus complexe, vu que le GPRS n’est pas encore commercialisé en la

Tunisie. Ce qui fait aucune référence n’est disponible.

Suite à une première étude, ce trafic de données semble être moins régulier au niveau

de ses caractéristiques (taux d’arrivés, débits...) que le trafic de parole. Ce qui fait, les

formules d’Erlang B, utilisés pour le dimensionnement du réseau GSM, ne s’appliquent plus

dans le cas d’un réseau GPRS. Il s’agit donc de déterminer les paramètres et les règles de

dimensionnement à appliquer pour le dimensionnement BSS d’un réseau GPRS.


17

Les résultats de dimensionnement obtenus seront des données de base pour estimer les

équipements à introduire et leurs configurations.

2.3. Etude et analyse de l’existant

Avant d’entamer l’élaboration du modèle, il est indispensable d’étudier les solutions

déjà adoptées sur le marché. Donc, il est nécessaire de voir les modèles de dimensionnement

BSS disponibles, pour le cas d’un réseau GPRS. Parmi, les modèles adoptés et les outils

existants sur le marché, nous présentons quelques un en précisant leurs avantages et leurs

inconvénients.

2.3.1. Le simulateur GPRSim

Le GPRSim [1] est un outil de simulation GPRS développé à l’université

technologique de Aachen. Il représente une solution purement logicielle, qui peut servir au

dimensionnement radio du réseau GPRS.

Ce simulateur représente un réseau GSM/GPRS avec sa pile protocolaire, des liens de

transmission, des canaux radio GPRS et un générateur de trafic. Pour un scénario de

simulation choisi, l’outil fournit des graphes de dimensionnement des PDCH.

2.3.1.1. Scénario de simulation

Un scénario de simulation est un ensemble de paramètres qui déterminent les

conditions de simulation désirées par l’opérateur. Comme exemple de scénario :

• BLER = 13.5%,

• Type de codage = CS-2,

• Mode de transmission LLC = mode avec acquittement,

• Capacité de traitement: recevoir 4 slots et émettre 1 slot,

• Taille d’une fenêtre LLC = 16 trames,

• Taille maximale d’une fenêtre de congestion (niveau TCP) = 8 kilos octets

• Taille maximale d’un segment = 536 octets,

• Période inactive entre deux sessions = 12 secondes,

• Trafic Internet : 70% e-mail et 30% www,

• Trafic WWW : nombre de pages par session suit une loi géométrique de

moyenne 5, l’intervalle de temps entre 2 pages suit une loi exponentielle

négative de paramètre 12 et la taille d’une page suit une loi log2-Erlang-k de

paramètres 3700.


18

• Trafic e-mail : la taille d’un mail suit une loi log2-normal de paramètre 10000.

• Nombre maximal de PDCH alloués dynamiquement = 8.

2.3.1.1. Configurations des PDCH dédiés

En fixant le scénario de simulation désiré, le GPRSim fournit des graphes de

dimensionnement des PDCH dédiés.

Figure 2.1 Débit IP moyen offert à l’utilisateur [3]

Le graphe, de la figure 2.1, présente le débit IP moyen offert à l’utilisateur en fonction

du trafic IP offert. Chaque courbe correspond à un nombre de canaux PDCH. Le graphe de

dimensionnement des PDCH est déduit à partir de ce graphe en divisant le trafic IP offert par

le nombre de PDCH approprié.

Figure 2.2 Graphe de dimensionnement des PDCH dédiés [3]

Pour déterminer le nombre des PDCH dédiés, il suffit d’appliquer le modèle présenté

dans la figure2.3.


19

Volume à l’heure chargée par cellule

QoS (débit offert à l’utilisateur)

Nombre de PDCH

/3600 Graphe de dimensionnement

Capacité/PDCH Débit instantané /

Figure 2.3 Le modèle de dimensionnement des PDCH dédiés (GPRSim)

2.3.2. ESG-NetCOP

ESG-NetCOP [2] est une solution logicielle pour la planification, la configuration et

l’optimisation des réseaux mobiles (GSM, GPRS et UMTS). Elle permet :

• la planification du réseau GSM (BSS et NSS),

• la planification BSS/GPRS,

• la planification NSS/UMTS-CS,

• la planification UMTS/PS,

• la planification de la signalisation.

Planification BSS/GPRS

L’outil a besoin de récupérer des données représentant l’état actuel du réseau:

l’emplacement géographiques des BTS et des BSC, les liens BTS-BSC et BSC-BTS, les

configurations des BTS,…

A l’aide de ces données, l’outil offre la possibilité d’analyser les capacités du réseau

d’accès. Il permet :

• l’estimation de la probabilité de blocage expérimentale à partir du nombre des

TCH disponibles dans la cellule,

• la détection du surdimensionnement des TRX,

• la détermination de l’étranglement du trafic,

• l’identification de la capacité de réserve au niveau de l’interface Abis et Ater,

• l’estimation du trafic par BSC/MSC.


20

Pour l’introduction du GPRS, l’outil offre plusieurs méthodes pour la mise à niveau

des BTS. Parmi ces méthodes:

• une mise à niveau basée sur l’infrastructure existante,

• une mise à niveau basée sur l’étranglement du trafic.

IL permet aussi l’allocation des PDCH et le dimensionnement de l’interface Gb.

En plus, cet outil, à l’aide d’un système d’information géographique, permet la

visualisation de l’architecture du réseau GPRS (voir figure 2.4). Cette fonction:

• permet la visualisation de la distribution géographique des équipements,

• permet la visualisation des liens entre les différents équipements GPRS,

• facilite la récupération des informations concernant l’architecture,…

Figure 2.4 Exemple d’architecture GPRS visualisée par l’ESG-NetCOP [7]

2.3.3. L’approche du constructeur C1

Cette approche, adoptée par le constructeur C1, permet le dimensionnement du sous-

système radio du GPRS. Elle présente les méthodes de dimensionnement des PDCH et de

l’interface Gb.

Pour le dimensionnement de ces interfaces, ce cons tructeur a spécifié un modèle du

trafic GPRS et des profils d’abonnés.


21

2.3.3.1. Le modèle du trafic

Le modèle du trafic, adopté par le constructeur C1, définit pour chaque classe

d’abonnés:

• le taux de pénétration dans la population GSM,

• les services GPRS,

• le taux de pénétration d’un service dans la population GPRS,

• le débit cible,

• le volume mensuel des données généré par un abonné pour chaque service.

2.3.3.2. Les profils des abonnés

Le constructeur C1 spécifie pour chaque classe d’abonnés, un profil caractérisé par:

• le nombre de jours d’activité d’un abonné par mois,

• le taux de trafic écoulé par jour pendant les heures chargées,

• le nombre d’heures chargées par jour.

2.3.3.3. Dimensionnement des PDCH

=

/

Modèle du trafic

Approche probabiliste

Débit IP maximal

Capacité IP d’un PDCH

Nombre de PDCH

Figure 2.5 Procédure de dimensionnement des PDCH (constructeur C1)

D’après la figure 2.5, deux paramètres à déterminer : la capacité IP d’un PDCH et le

débit IP maximal.

• La capacité IP d’un PDCH :

La capacité RLC/MAC moyenne d’un PDCH dépend des types de codage utilisés. Elle

est calculée comme suit :


22

4

CSideDébitCSideobabilitéPrPDCH/moyenneCapacité

4

1∑ ∗

=

Certaines entêtes sont ajoutées à la trame RLC. Ce qui fait, la capacité IP d’un PDCH

est inférieure à sa capacité RLC/MAC. Le constructeur C1 a défini des facteurs F1 pour

différentes tailles de paquet. F1 représente, pour une taille donnée, le rapport entre la capacité

RLC/MAC d’un PDCH et sla capacité IP.

1FPDCH/moyennecapacitéPDCH/utileCapacité ∗=

• Débit IP maximal

Le débit IP maximal est calculé à l’aide de la fonction de distribution cumulative du

débit global instantané en supposant que le nombre d’abonnés instantanément en service suit

une loi binomiale. Ce débit dépend de la qualité de service désirée par l’opérateur c'est-à-dire

de la probabilité d’offrir un débit instantané à l’utilisateur est égal au débit cible.

Figure 2.6 Exemple d’une fonction de distribution cumulative du débit global

2.3.3.4. Dimensionnement de l’interface Gb

D’après la figure 2.7, trois étapes sont à suivre pour le dimensionnement de l’interface

Gb: le calcul du débit IP maximal pour chaque BSC, la déduction du débit Gb maximal et

finalement la détermination du nombre de time slots Gb en divisant le débit Gb maximal par

64 kbits/s.


23

Modèle du trafic

Approche probabiliste

Débit IP maximal

Les entêtes Gb

Débit Gb maximal

1Gb = 64 kbits/s

Nombre des canaux Gb

Figure 2.7 Procédure de dimensionnement Gb (constructeur C1)

• Débit IP maximal par BSC

Il est déterminé en suivant la même procédure décrite pour le calcul du débit IP

maximal. Sauf que, ce dernier est calculé par cellule.

• Déduction du débit Gb maximal

Le volume Gb est plus important que le volume au niveau IP à cause de l’ajout des

entêtes IP, SNDCP, LLC, BSSGP et NS et des informations de signalisation. Le constructeur

C1 a défini des facteurs F2 pour différentes tailles de paquet, qui représente le rapport entre le

débit Gb maximal et le débit IP maximal. Ainsi,

2FimalmaxIPDébitimalmaxGbDébit ∗=

2.3.4. L’approche du constructeur C2

Cette approche, adoptée par le constructeur C2, permet la modélisation du trafic GPRS.

Elle défini un modèle de trafic et des profils d’abonnés.

Le modèle de trafic, adopté par le constructeur C2, a pour paramètres :

• les classes d’abonnés,

• le taux de pénétration de chaque classe,

• le nombre de MMS envoyé par un abonné par mois,

• le volume des données généré par jour par abonné.

En plus, le constructeur C2 a défini un profil d’abonnés pour chaque service. Pour le

service MMS, le profil indique le nombre des jours d’activité d’un abonné par mois et le


24

nombre des heures chargées par jour. Pour le service accès aux données, le profil indique le

nombre des heures chargées par jour.

2.3.5. Récapitulation

Chaque approche, présentée dans ce qui précède, est caractérisé par des avantages qui

peuvent être exp loités pour la spécification de notre approche de dimensionnement du sous-

système radio du réseau GPRS. Le tableau 2.1 regroupe les principales recommandations à

suivre pour la définition de notre approche:

Approche recommandations

GPRSim

o L’utilisation d’un simulateur facilite la tâche de

dimensionnement et permet le choix du résultat

le plus performant,

o les conditions de l’environnement radio sont

prises en considération (surtout la dégradation

de la capacité réelle d’un PDCH),

ESG-NetCOP

La visualisation de l’architecture GPRS, offerte

par cet outil, est une option dans un outil de

dimensionnement.

Constructeur C1

o Le modèle du trafic GPRS et les profils

d’abonnés sont bien spécifiés.

o La procédure de calcul du débit utile offert par

un PDCH est bien soignée. De même pour le

calcul du débit réel au niveau de l’interface G b,

Constructeur C2 Le modèle défini est orienté surtout pour le

dimensionnement du cœur du réseau.

Tableau 2.1 Approches et recommandations

A partir des approches présentées, on peut extraire aussi les principaux paramètres à

définir pour le dimensionnement du sous-système radio d’un réseau GPRS. Le tableau 2.2

présente ces principaux paramètres.

Catégories Paramètres

BLER

Mode de transmission LLC Environnement radio

Type de codage


25

Classe d’abonnés

Taux de pénétration GPRS dans la population

GSM

Services offerts

Taux de pénétration d’un service dans la

population GPRS

Modèle du trafic

Volume mensuel généré par un abonné

Nombre de jours d’activité d’un abonné par

mois

Nombre d’heures chargées par jour Profil d’abonnés

Taux du trafic écoulé par jour pendant les

heures chargées

Capacité utile d’un PDCH

Débit global

Débit global au niveau Gb

Probabilité de satisfaction des abonnés

Règles de dimensionnement

Taille moyenne d’un paquet

Tableau 2.2 Paramètres de dimensionnement BSS du GPRS

2.4. Conception du modèle de dimensionnement BSS pour le

GPRS

Dans cette section, il s’agit de définir, à partir des approches étudiées, une approche de

base qui permet de déterminer les besoins en ressources PDCH et Gb pour le déploiement du

réseau GPRS. Donc, il s’agit de définir les paramètres qui seront prises en considération pour

le dimensionnement du sous-système radio du GPRS puis concevoir les règles d’ingénierie à

suivre et enfin simuler l’approche et analyser les résultats. Chaque fois que les résultats

obtenus sont insatisfaisants, l’approche sera améliorée. La figure 2.8 résume la procédure de

recherche de l’approche de dimensionnement.


26

Oui

Approche de dimensionnement

Simulation

Résultats

Analyse

Validation de l’approche

Amélioration

Figure 2.8 Procédure de recherche de l’approche de dimensionnement

2.4.1. Premier modèle proposé

Une première approche simple est définit pour le dimensionnement BSS pour le cas

d’un réseau GPRS. Certes les paramètres présents dans le tableau 2.2 permettent de définir

une approche judicieuse, mais la spécification de certains paramètres semble difficile surtout

qu’aucune donnée concernant le trafic GPRS et son impact n’est disponible.

2.4.1.1. Paramètres de dimensionnement

Cette première approche se base sur les paramètres illustrés dans le tableau 2.3.

Catégories Paramètres

Environnements radio Type de codage CS-2

Taux de pénétration GPRS dans la population GSM

Un seul service MMS

Trafic généré par abonné à l’heure chargée Modèle du trafic

Charge unitaire d’un MMS

Règle de dimensionnement trafic global généré à l’heure chargée au niveau de

chaque cellule et de chaque BSC.

Tableau 2.3 Les paramètres de dimensionnement de la première approche


27

Dans le but de déterminer le nombre de MMS reçus par un abonné GPRS, nous avons

défini un facteur F, qui présente le pourcentage du nombre de MMS par abonné par rapport au

nombre de SMS.

FabonnéparSMSdenombreabonnéparMMSdeNombre ∗=

Ainsi le trafic généré par un abonné à l’heure chargée est calculé comme suit :

MMSun'dmoyennetailleabonnéparMMSdenombreBHauabonnéparTrafic ∗=

Le trafic global généré à l’heure chargée (BH) est calculé comme suit :

abonnéparGSMtraficGPRSdunpénétratiodetauxGSMabonnés'dNombreBHauglobalTrafic ∗∗=

2.4.1.2. Nombre de PDCH par cellule

Pour déterminer le nombre des PDCH nécessaires, il suffit de calculer le débit global

par cellule, comme le montre la figure 2.9. Puis le diviser par la capacité d’un seul PDCH.

Trafic global généré au BH

/ 3600

Débit global Capacité d’un

PDCH /

Nombre de PDCH

Figure 2.9 Premier modèle proposé

2.4.1.3. Nombre de TS Gb par BSC

Pour déduire le nombre de time slots Gb nécessaires entre pour chaque BSC, il suffit

de calculer le débit global au niveau de chaque BSC, comme pour le cas de dimensionnement

des PDCH. Ensuite, ce débit global sera divisé par 64 kbits/s.

2.4.1.4. Simulation et observation

Faute de données marketing, nous étions obligé de négliger certains paramètres de

dimensionnement lors de la conception de cette première proposition. Ce qui a mené à des

faux résultats.


28

En se référant, à l’approche définie par le constructeur C1, nous avons constaté

l’importance du paramètre «débit cible» pour le dimensionnement des ressources BSS du

GPRS. En fait, le débit cible, que l’opérateur désire offrir à l’abonné, traduit le temps

nécessaire pour servir l’abonné. Ce temps varie d’un service à un autre.

En plus, la distribution du trafic dans le temps n’est pas forcement uniforme. Donc,

pour calculer le débit global, il faut prévoir la distribution réelle du trafic dans le temps.

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 vers le SGSN, des

entêtes et des information de signalisation seront ajoutées.

2.4.2. Deuxième modèle proposé

Dans le but de concevoir l’approche de dimensionnement BSS du GPRS, cette

proposition vient améliorer la première proposition déjà présentée.

2.4.2.1. Modélisation du trafic GPRS

En se référant à la solution proposée par le constructeur C1, on peut adopter un modèle

dutrafic GPRS qui définit deux types d’abonnés ordinaire et affaire. 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 :

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

nombre de jours d’activité par mois, le taux du trafic journalier écoulé pendant

les heures chargées et le nombre des heures chargées par jour.

• 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, le modèle du trafic GPRS peut être représenté par le tableau 2.4 et le tableau 2.5.


29

classe

d'abonnés Services

Taux de

pénétration Débit cible

Usage

abonné/mois

Volume

unitaire Kbyte

Service 1 10% 20kbits/s 10 300

Service 2 10% 30 kbits/s 20 100

Aff

aire

Service 3 5% 25 kbits/s 12 40

Service 1 2,5% 10 kbits/s 10 300

Service 2 2,5% 15 kbits/s 1 100

Ord

inai

re

Service 4 5% 20kbits/s 6 20

Tableau 2.4 Exemple d’un modèle de trafic GPRS

Classe

d'abonnés

Nombre de jours

actifs/mois Nombre de BH/jour Taux du trafic aux BH

Affaire 20 2 80%

Ordinaire 30 4 80%

Tableau 2.5 Exemple de profils d’abonnés

2.4.2.2. 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.

• 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. Le tableau 2.6, représente les débits RLC d’un PDCH pour chaque type

de codage. Ces débits représentent le débit avec lequel la couche LLC peut communiquer

avec la couche RLC/MAC.

CS-1 8 kbits/s

CS-2 12 kbits/s

CS-3 14.4 kbits/s

CS-4 20 kbits/s

Tableau 2.6 Débit RLC par type de codage

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.


30

)BLER1(RLCDébitréelRLCDébit −∗=

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 [4]. Donc, le coefficient de dégradation D est calculé comme

suit :

24,0+=

paquetdumoyennetaillepaquetdumoyennetaille

D

Ainsi, le débit utile au niveau application est égal :

DRLCréeldébitutileDébit ∗=

• Le débit global

Dans cette approche, est dans le but d’améliorer l’approche que nous avons défini,

nous proposons de définir la distribution du trafic total généré par tous les abonnés GPRS

pour le calcul du débit global.

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

une loi binomiale. En effet, trois états sont possibles pour un abonné GPRS : « READY »,

« STAND BY » et « IDLE » [1]. Ces états sont assimilables à deux états : en service ou hors

service c'est-à-dire entrain d’utiliser des ressources radio (READY) ou non (IDLE et Stand

BY).

Donc l’événement à considérer est «abonné en service». Si ce n’est pas le cas, alors il

est hors service. La probabilité que l’événement se réalise à un instant donné est calculée

comme suit :

3600cibledébitéeargchheure'làabonnépartransmisVolume

p∗

=

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

)P1(pC)k(PkNkk

NN −∗∗= −

La probabilité d’avoir au plus k abonnés simultanément en service parmi N est la

fonction de répartition de la loi binomiale F(k).

∑ −∗∗=≤==

−k

0i

iNiiNN )p1(pC)kX(P)k(F

Ainsi, on peut tracer la courbe de F(k) en faisant varier k de 0 à N où N est le nombre

d’abonnés dans la cellule. Puis, en fixant la valeur de F(k) désirée, on peut déterminer k qui


31

est le nombre maximal d’abonnés simultanément en service. La valeur de F(k) choisie

représente la probabilité de satisfaction des abonnés.

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

2.4.2.3. Dimensionnement des canaux Gb

La règle de dimensionnement des canaux Gb peut être aussi amélioré en tenant compte

de la différence entre le débit offert à l’abonné et le débit au niveau de l’interface Gb.

• 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 connectées aux BTS contrôlés par le BSC en

question et fixer la valeur de F(k) désirée.

• Débit global au niveau de l’interface Gb

Lors de la transmission des paquets, des informations seront ajoutées. Ces

informations sont principalement :

- les entêtes IP, SNDCP et LLC de taille 240 bits,

- les informations de signalisation représentant 6% de la taille de

l’information à transmettre,

- les entêtes BBSGP et NS de taille 320 bits.

Ainsi, le débit global sera multiplié par un coefficient A pour déterminer le débit

global au niveau de l’interface Gb.

paquetdumoyenneTaille32006,1)240paquetdumoyenneTaille(

A+∗+

=

• Les canaux Gb

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

64GbniveauauglobalDébit

GbslotsTime =

2.4.2.4. Simulation et observation

En simulant cette approche ainsi définie, on obtient des nombres de time slots PDCH

et Gb acceptables. Mais, dans le but d’améliorer cette proposition, nous supposons que le

nombre d’abonnés simultanément en service suit une loi de poisson. En effet, lorsque N est

grande (dépasse 50) et p très faible (tend vers 0), une variable aléatoire, qui suit une loi


32

binomiale de paramètres (N, p), converge en loi vers une variable de poisson de paramètre

N*p [6].

2.4.3. Le modèle adoptée

Après l’amélioration des deux modèles proposés précédemment, nous avons aboutit à

adopter un modèle, qui satisfait aux besoins du service BSS, pour le dimensionnement BSS

du réseau GPRS. Dans ce modèle, nous supposons que le nombre d’abonnés simultanément

en service suit une loi de poisson de paramètre (N*p). Il s’agit donc de recalculer le débit

global par cellule et le débit global spécifique à chaque BSC. Puis déduire le nombre des

canaux PDCH et Gb nécessaires.

2.4.3.1. Amélioration de la deuxième proposition

• La loi de poisson

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

!ke)kX(P

kλ∗== λ−

• Exploitation de la loi de poisson

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

temps de service.

cibleDébitunitaireeCh

servicedeTempsarg

=

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 GPRS simultanément en service, on se

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

2.4.3.2. Présentation du modèle

En améliorant à chaque fois le modèle de base que nous avons défini au début, nous

avons pu définir le modèle suivant basé sur:

o le calcul du débit global par cellule e par BSC,

o le calcul de la capacité utile d’un PDCH,

o le calcule du débit Gb global.

Dans ce qui suit, nous présentons la procédure retenue pour le calcul de ces paramètres.


33

• Débit global par cellule (ou BSC)

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

Loi de poisson de paramètre ?

Fonction de répartition de la loi de poisson

Probabilité de satisfaction de l’abonné

Débit global

Données Marketing

Figure 2.10 Procédure de calcul du débit global

• Nombre de PDCH

DcelluleparglobalDébit

PDCHcanauxdesNomnbre =

• Nombre des canaux Gb

64A*BSCparglobalDébit

GbcanauxdesNombre =

2.5. Conclusion

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

pour l’estimation du nombre des canaux PDCH et Gb nécessaires. Au cours de la conception

de ce modèle, certains paramètres sont négligés. En fait, le trafic GPRS est irrégulier et la

définition des paramètres de dimensionnement est complexe. En plus, ce modèle est un

modèle de base qui sera exploité pour le lancement du GPRS. Il présente le modèle à

implémenter pour la réalisation de l’outil DBMG.

Chapitre 3 : Implémentation du DBMG

34


3.1. Introduction

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

passons à développer l’outil DBMG «Dimensioning BSS Model for GPRS Network».

En génie logiciel, on distingue trois premières importantes phases dans le cycle de vie

d’un logiciel : 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

ensemble de programmes ou d’unités de programmation.

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

application DBMG.

3.2. Spécification des besoins

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

DBMG doit assurer. Ces besoins seront donc indispensables pour garantir la performance de

l’outil. Nous spécifions aussi d’autres besoins non fonctionnels, dont l’intégration améliore le

fonctionnement de l’outil.

3.2.1. Les besoins fonctionnels

Les six principales fonctions du DBMG sont :

• la saisie des données Marketing et techniques.

• la modélisation du réseau GSM/GPRS,

• le dimensionnement des canaux PDCH,

• le dimensionnement de l’interface Gb,

• l’aide sur quelques indicateurs clés de performance du GPRS,

• la visualisation de l’architecture du sous-système radio du GPRS.


35

3.2.1.1. Saisie des données Marketing et techniques

Pour réaliser les tâches spécifiées, l’outil DBMG doit récupérer les données Marketing

et techniques.

• Saisie des données Marketing:

L’utilisateur de l’outil DBMG a besoin d’indiquer le modèle du trafic GPRS écoulé

sur le réseau en question. Pour cette raison, l’outil doit permettre à l’utilisateur de :

o ajouter, modifier ou supprimer une classe d’abonnés,

o ajouter, modifier ou supprimer un service GPRS appartenant à une classe

d’abonnés déjà définie,

o afficher le modèle du trafic GPRS défini.

A chaque classe d’abonnés doit correspondre :

o un ou plusieurs services,

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.

A chaque service doit correspondre les paramètres suivants :

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,

o une charge unitaire transmise au cours d’un usage.

La suppression d’une classe d’abonnés doit engendrer la suppression de tous les

services qui lui appartiennent.

• Saisie des données techniques:

L’outil doit récupérer des données caractérisant le réseau GSM existant et le trafic qui

le génère. Il doit assurer:

o l’import des données caractérisant les cellules.

o la saisie de la valeur moyenne du trafic GSM généré par un abonné ou

choix de la valeur par défaut. L’utilisateur doit avoir l’opportunité d’enregistrer ou de

modifier la valeur saisie.


36

3.2.1.2. La modélisation du réseau GPRS

Il s’agit de déterminer certains paramètres représentant le réseau GPRS. Ces

paramètres sont déduits des données Marketing et techniques.

• Détermination du nombre d’abonnés GPRS 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.

abonné/moyenGSMTraficservicedunpénétratiodetauxmoyenGSMTrafic

GPRSabonnés'dNombre∗

=

• 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.

jourparBHdenombre*moisparactifsjoursdeNombreBHsauxtraficduTauxmoisparabonnéun'dUsage

abonné/usage'dNombre∗

=

• 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.

• Calcul du temps de service :

L’outil doit déterminer le temps de service spécifique à chaque service. Ce temps est

calculé à partir du débit cible et de la charge unitaire transmise lors de l’usage du service en

question.

cibleDébitserviceduunitaireeCh

servicedeTempsarg

=

• Détermination du service dont le temps de service est le plus court

(service_min).

3.2.1.3. Dimensionnement des PDCH

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

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

• saisir la probabilité de satisfaction des abonnés ou définir une valeur par défaut,

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

L’outil doit effectuer plusieurs opérations de calcul et afficher les résultats obtenus.

• Détermination de la capacité réelle d’un PDCH :

Pour calculer la capacité utile d’un PDCH, l’outil doit être capable de:


37

o Importer les données caractérisant l’environnement radio,

o Déterminer le type de codage approprié à chaque cellule en fonction de la

valeur du C/I en se référant au tableau 3.1.

C/I < 6 dB CS-1

6 dB < C/I <10 dB CS-2

10 dB < C/I <19 dB CS-3

19 dB < C/I CS-4

Tableau 3.1 Type de codage approprié en fonction du C/I

o Saisir la taille moyenne d’un paquet ou choisir la valeur par défaut.

o 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 tableau 3.2, l’outil doit déterminer le débit RLC d’un PDCH et ensuite le débit utile.

Type de codage Débit RLC

CS-1 8 kbits/s

CS-2 12 kbits/s

CS-3 15 kbits/s

CS-4 20 kbits/s

Tableau 3.2 Débit RLC en fonction du type de codage

24,0*)1(*/

+−=

paquetdumoyenneTaillepaquetdumoyenneTaille

BLERRLCDébitPDCHréelDébit

• Détermination du débit maximal par cellule :

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 :

o Détermination du paramètre de la loi de poisson λ tel que :

3600*cibleDébit*jourparBHdenombre*moisparactifsjoursdeNombremin)_service(unitaireeargch*BHsauxtraficdutaux*min)_service(moisparusage'dnombre

*N=λ

o Traçage de la fonction cumulée 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.

∑=

−

=k

j

j

je

kF0 !

*)(

λλ

o 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. La valeur de k représente le nombre d’utilisateurs simultanément en service.


38

o Détermination du débit maximal par cellule

serviceenémenttansimulrsutilisateu'dnombre*min)_service(cibleDébitglobalDébit =

• Calcul du nombre des PDCH :

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

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

capacité utile d’un PDCH.

• Affichage des résultats :

L’outil DBMG doit offrir la possibilité d’afficher les résultats de dimensionnement des

PDCH. Il doit afficher le nombre de canaux PDCH obtenus pour chaque cellule.

3.2.1.4. 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.

• Saisie du nombre total des abonnés GSM

• Import des données caractérisant chaque zone

• Calcul du débit global maximal par zone :

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

spécifique à chaque zone. Seules les entrées changent. C'est-à-dire la probabilité de

satisfaction des abonnés et les nombres totaux des utilisateurs simultanément en service qui ne

caractérisent plus une cellule mais plutôt une 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. Puis le multiplier par le débit maximal au niveau de la zone en question.

paquetdumoyenneTaillepaquetdumoyenneTaille

A32,006,1*)24,0( ++

=

• 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

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

question.

Si l’utilisateur a besoin de déterminer le nombre des canaux Gb au niveau de chaque

BSC, l’utilisateur doit importer les données caractérisant chaque BSC.


39

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 dans le trafic écoulé dans

la zone où le BSC est localisé.

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

3.2.1.5. Visualisation de l’architecture GPRS

La visualisation de l’architecture du sous-système radio du GPRS revient

essentiellement à représenter :

o l’emplacement géographique des équipements BSS (SGSN, MFS, PCU,

BSC et BTS) sur la carte géographique de la Tunisie,

o les liens entre les équipements BSS du GPRS,

o les informations qui caractérisent chaque équipement.

Donc, l’outil à réaliser doit saisir les données représentatives de l’architecture du

réseau, et visualiser l’architecture GPRS selon les besoins de l’utilisateur:

o visualiser toute l’architecture du sous-système radio du GPRS,

o visualiser l’architecture des équipements appartenant à un fournisseur

précis,

o visualiser un MFS et les BSC qui y sont connectés,

o visualiser un équipement recherché (MFS, BSC ou BTS) et les détails qui

le caractérisent.

• Saisie des données :

L’outil doit importer les données représentant l’infrastructure du sous-système radio

du GPRS. Il doit importer:

o des données à propos du SGSN,

o des données à propos des MFS,

o des données à propos des BSC,

o des données à propos des Cellules.

• Visualisation de l’architecture :

L’outil doit offrir plusieurs choix à l’utilisateur :

o Présentation de l’architecture complète : c'est-à-dire l’emplacement des

équipements (SGSN, MFS, BSC et BTS) ainsi que les liens entre les équipements,

o Présentation de l’architecture des équipements appartenant à un

constructeur précis dont le nom sera choisi par l’utilisateur à partir d’une liste. Pour le cas


40

d’Alcatel, le MFS et les BSC qui y sont connectés seront affichés ainsi que les liens existants.

Pour le cas de Siemens les BSC seront affichés car les PCU sont intégrés dans les BSC.

o Présentation d’un MFS et les BSC qui y sont connectés ainsi que les liens

existant, le nom du MFS doit être choisi à partir d’une liste.

• Recherche d’un équipement et visualisation :

L’utilisateur doit avoir la possibilité de chercher un équipement bien spécifique, en

choisissant son nom d’une liste, pour voir son emplacement géographique et consulter

certaines informations qui le caractérisent. Il aura la possibilité de chercher un MFS, un BSC

ou un BTS.

3.2.1.6. L’aide sur quelques KPI du GPRS

L’utilisateur de l’outil, à part les résultas de dimensionnement qu’il aura, il a besoin

d’avoir une idée sur les importants KPI du GPRS. Donc, l’utilisateur doit avoir la possibilité

de choisir un indicateur clé de performance parmi une liste pour que l’outil lui affiche sa

description, son domaine et les objets pour lesquels ces valeurs sont disponibles.

3.2.2. Les besoins non fonctionnels

D’autres fonctions peuvent être adoptées pour la réalisation de l’outil, dont la présence

améliore la performance de l’outil. Parmi ces fonctions nous citons:

• L’application des fonctions de statistiques sur les résultats de dimensionnement

des canaux PDCH pour déterminer le nombre minimal, maximal des PDCH et

le nombre des PDCH en cas de la congestion de la voix,

• L’application des fonctions de statistiques sur les résultats de dimensionnement

des Gb pour déterminer le nombre nécessaire de canaux dans les zones denses,

les zones moins denses et les zones à faible densité.

3.3. Conception

Après la spécification des besoins, nous entamons la phase conceptuelle. Nous

commençons tout d'abord par la présentation des différentes approches. En suite nous passons

à la conception détaillée qui vise à dégager le modèle conceptuel de données et le modèle

relationnel.

3.3.1. Choix de l’architecture

La première étape d’une conception est le choix de l’architecture de l’application. Une

grande variété d’architectures présente dans le monde de développement des systèmes


41

d’information. Parmi eux, nous allons choisir le type d’architecture satisfaisant les besoins

spécifiés dans la partie précédente.

3.3.1.1 Architectures centralisées

Les architectures centralisées forment les premières variétés des architectures utilisées

pour mettre en œuvre des systèmes d’information. L’avantage de cette architecture est la

facilité d’administration. Mais elle présente un inconvénient majeur qui est la centralisation

des données, chaque utilisateur doit disposer de ses propres données.

3.3.1.2. Architectures client serveurs

Ce type d’architecture est constitué de deux parties : un client qui gère la présentation

et la logique applicative, un serveur qui stocke les données et une partie de la logique

applicative. L’inconvénient de cette solution est le nombre limité des connexions simultanées.

En effet, chaque session nécessite l’établissement d’une connexion indépendante.

3.3.1.3. Architecture multi tiers

Pour ce type d’architecture, il s’agit de séparer les opérations de stockage des données,

les traitements réalisés sur ces données et la présentation de ces données pour l’utilisateur.

L’avantage de cette solution est la facilité de déploiement.

3.3.1.4. Architecture retenue

D’après la spécification des besoins déjà élaborée, les données nécessaires pour le

fonctionnement de l’application ne demande pas un grand espace de stockage. En plus le

partage de données par plusieurs utilisateurs n’est pas un besoin fonc tionnel. De ce fait,

l’architecture de notre application peut se limiter à une architecture centralisée.

3.3.2. Choix du système d’information

Le système d’information permet de définir comment on devra représenter, par des

données, les types d’informations et les processus de traitements de ces informations qui sont

pris en compte pour la réalisation de l’application.

3.3.2.1. Système de fichiers

Un système d’information peut se présenter comme un ensemble de fichiers

regroupant chacun un ensemble de données homogènes. Dans ce cas, plusieurs problèmes se


42

posent tels que la décentralisation des données, la redondance des données et l’incohérence en

cas d’une mise à jour des données.

La gestion des données stockées dans les fichiers se fait grâce à un système de gestion

des fichiers (SGF).

3.3.2.2. Bases de données

Une base de données est un ensemble de données hétérogènes qui sont structurées et

accessibles par n’importe qui et à n’importe quelle moment. En fait c’est une collection de

fichiers reliés par des pointeurs. Donc, avec ce type de système d’information, la redondance

n’est plus envisageable.

La gestion de la base de données se fait grâce à un système de gestion des bases de

données (SGBD).

3.3.2.3. Solution retenue

Pour éviter la redondance des données et l’incohérence, nous optant pour un système

d’information basé sur les bases de données. En fait ce type de système d’information est plus

compatible avec l’application que nous visons réaliser.

3.3.4. Conception de la base de données

La conception d’une base de données consiste à définir la structure sémantique des

données sans souci d’implantation en machine. Pour le faire, nous commençons par

rechercher toutes les entités qui peuvent être manipulés lors du fonctionnement de

l’application, lister pour chacune les attributs qui lui sont nécessaires pour définir le modèle

conceptuel. Ensuite nous transformons le modèle conceptuel en modèle relationnel pour la

suppression des données redondantes.

3.3.4.1. Modèle conceptuel de la base de données

Les entités figurant dans notre base de données sont :

• User_class : les attributs de cette entité sont les informations relatives aux

différentes classes d’abonnés,

• Profile : les attributs de cette entité sont les informations relatives aux profils

caractérisant chaque type d’abonnés,

• Service : les attributs de cette entité sont les informations relatives aux services

offerts à chaque classe d’abonnés,


43

• SGSN : les attributs de cette entité sont les informations relatives aux SGSN,

• PCU : les attributs de cette entité sont les informations relatives aux PCU

introduits dans l’infrastructure GSM existante à savoir son nom, sa capacité,

son constructeur,…

• BSC : les attributs de cette entité sont les caractéristiques des BSC. Parmi ces

caractéristiques, nous citons le nombre de cartes PCU intégrées pour

l’introduction du GPRS,

• Area : les attributs de cette entité sont les informations relatives aux différentes

zones de la Tunisie,

• Cellule : les attributs de cette entité sont les informations relatives aux cellules

y compris le trafic moyen à l’heure chargée.

Figure 3.1 Le modèle conceptuel de la base de données

3.3.4.2. Modèle relationnel de la base de données

Une fois que le modèle conceptuel de la base de données est établit, nous pouvons

déduire le modèle relationnel de notre base. La figure 3.2 présente la formalisation

relationnelle relatif au modèle conceptuel déjà établi.


44

Figure 3.2 Le modèle relationnel de la base de données

3.4. Réalisation

Après avoir achevé l'étape de la conception, nous entamons la partie réalisation qui a

pour objectif d'exposer le travail final. Nous illustrons tout d'abord l'outil de réalisation de

l'application. Puis, nous exposons les interfaces homme/machine permettant la manipulation

de l'application.

3.4.1. Environnement de travail

3.4.1.1. Configuration matérielle

Pour la réalisation de cet outil, nous avons utilisé un micro-ordinateur doté d’:

• un processeur Pentium IV 2.4 GHz.

• un disque Dur de 40Go.

• une mémoire de 512 Mo

• une carte Graphique GeforceIV de 128Mo de RAM

3.4.1.2. Configuration logicielle

Ce projet a été réalisé sous Windows XP Professionnel en utilisant les outils suivants :

• Microsoft Office 2000,

• Microsoft Visual Basic 6.0,

• MapBasic 5.0,

• MapInfo Professional 6.0.


45

3.4.2. Choix de la technique

3.4.2.1. Choix du langage de programmation

Pour le codage de l’application nous avons choisi d’utiliser les deux langages de

programmation suivant :

• le Visual Basic pour le développement des interfaces homme machine,

l’implémentation du modèle de dimensionnement du sous-système radio du

GPRS et de l’option d’aide sur les KPI du GPRS. Ce langage simple permet de

développer facilement des applications fonctionnant sur Windows ce qui est le

cas de notre application.

• le MapBasic pour la programmation autour du MapInfo pour visualiser

l’architecture du sous-système radio du GPRS. En effet, le mapInfo est un outil

de type SIG bureautique généraliste qui permet de créer, manipuler et traiter de

l’information géographique.

3.4.2.2. Choix du SGBD

Le système de gestion de bases de données choisi est l’Access. En effet, notre base de

données est simple qui ne demande pas une grande performance du SGBD. En plus, l’Access

est disponible vu que nous travaillons sous Windows XP Professionnel.

3.4.3. Interfaces Homme machine

L’écran d’accueil de l’outil DBMG met à la disposition de l’utilisateur, comme le montre la

figure 3.3, trois choix : le dimensionnement du sous-système radio du GPRS en cliquant sur le

bouton «BSS Dimensioning», la visualisation de l’architecture du sous-système radio du

GPRS en cliquant sur «GPRS Topology» et la consultation d’un aide sur les KPI du GPRS en

cliquant sur «GPRS KPI»

Figure 3.3 L’écran d’accueil du DBMG


46

3.4.3.1. L’action «BSS Dimensioning»

L’action «BSS Dimensioning» permet à l’utilisateur de

• introduire le modèle du trafic de son réseau GPRS : ajouter, modifier ou

supprimer une classe d’abonnés et ajouter, modifier ou supprimer un service

d’une classe d’abonnés déjà configurée (voir figure 3.4).

• lancer la procédure de dimensionnement des canaux PDCH ou des canaux Gb.

En effet ces deux procédures sont indépendantes.

Figure 3.4 L’interface «BSS Dimensioning»

Comme il est indiqué dans la spécification des besoins, pour le dimensionnement des

canaux PDCH ou des canaux Gb, l’utilisateur a besoin d’importer certaines données. En

cliquant, par exemple, sur la commande «Setting Data» du menu «Gb Dimensioning»,

l’utilisateur a la possibilité d’importer les données nécessaires pour le déroulement de la

procédure du dimensionnement des canaux Gb. Il suffit qu’il spécifie le chemin du fichier

Excel qui représente le trafic par zone et celui qui représente le trafic par BSC.

Une autre commande «Dimension» du menu «Gb Dimensioning» permet de faire

dérouler la procédure de dimensionnement.

Pour l’affichage des résultats, en choisissant l’option «per area» de la commande

«Affich results» du menu «Gb Dimensioning», l’outil affiche le nombre les canaux Gb

correspondant à chaque zone. Sinon, il peut choisir l’option «per BCS».

3.4.3.2. L’action « GPRS Topology »

L’action «GPRS Topology» permet d’appeler l’exécutable « DBMG.MBX » : la

fenêtre du MapInfo s’ouvre et un menu nommé «DBMG» figure dans la barre des menus de


47

la fenêtre. Dans la barre des menus, figurent trois commandes: la commande «File», la

commande «BSS Topology» et la commande «Find».

Dans la commande «BSS Topology» (voir figure 3.5), l’utilisateur peut choisir

d’afficher toute l’architecture du sous-système radio du GPRS, d’afficher l’architecture des

équipements appartenant au fournisseur qu’il sélectionne ou d’afficher l’architecture d’un

MFS.

Figure 3.5 L’option « BSS Topology » du menu « DBMG »

Si, par exemple, l’utilisateur choisit de visualiser l’architecture d’un MFS alors il

sélectionne son nom d’une liste et il aura le MFS entouré des BSC qui lui sont connectés sur

la carte géographique de la Tunisie.

Figure 3.6 Exemple d’une architecture d’un MFS

Dans la commande « Find », l’utilisateur peut chercher un MFS, un BSC ou un BTS

(voir figure 3.7).

Figure 3.7 L’option « Find » du menu « DBMG »

Si l’utilisateur a besoin de chercher un BSC, il sélectionne son nom d’une liste. Il aura

l’emplacement du BSC en question sur la carte géographique ainsi que quelques détails qui le

concerne (voir figure 31)


48

Figure 3.8 Exemple d’un résultat de recherche d’un BSC

3.4.3.3. L’action « GPRS KPI »

L’action « GPRS KPI » offre la possibilité d’avoir de l’aide sur quelques KPI du

GPRS. L’utilisateur, en choisissant le nom de l’indicateur à consulter (voir figure 3.9), il aura

la description de ce KPI, son domaine et les objets pour lesquels il est disponibles.

Figure 3.9 L’interface d’aide sur les KPI

3.5. Conclusion

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

l’outil DBMG «Dimensioning BSS Model for GPRS Network». Nous avons commencé par

spécifier les différents besoins fonctionnels et non fonctionnels que l’outil doit assurer. Puis,

nous avons élaboré la phase de la conception de la base de données. Finalement, nous avons

entamé la phase de la réalisation de l’outil. Durant cette dernière phase, nous avons conçue

des interfaces simples qui facilitent la manipulation et l’exploitation de cet outil par

l’utilisateur.


49

Pour l’amélioration de la performance de cet outil, d’autres fonctions peuvent être

introduites à savoir l’extraction des valeurs réelles des KPI. En fait, ces valeurs seront fournit

par le sous-système de maintenance après la mise en service du GPRS.

Conclusion générale

50

Conclusion générale

Le DBMG est un outil de dimensionnement du sous-système radio du GPRS. En

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

introduire pour l’intégration du GPRS, les configurations de ces équipements, leurs

localisations géographiques. En plus, l’utilisateur a la possibilité de s’informer sur les

importants KPI du réseau GPRS dont leur suivie et leur analyse, après la mise en service du

réseau, permet l’optimisation des résultats de dimensionnement.

Pour la réalisation de ce projet, nous avons commencé par présenter les principales

actions pour l’intégration du réseau GPRS. Ensuite, nous avons entamé une étude sur les

principaux KPI du GPRS. Cette étude théorique nous a permis d’approfondir nos

connaissances et aussi de mieux comprendre la problématique traitée par ce projet. Ensuite,

nous avons entamé une étude de l’existant pour l’élaboration d’un modèle de base pour le

dimensionnement des canaux Gb et PDCH du réseau GPRS. Cette étude a traité certaines

solutions de dimensionnement disponibles sur le marché. Suite à cette étude, nous avons

spécifié les besoins en adoptant le modèle déjà défini. Après la spécification des besoins, nous

avons entamés la phase de conception et puis la phase de réalisation. Ainsi, nous avons arrivés

à la fin de ce projet.

Les difficultés de ce projet résident essentiellement dans la phase de la recherche du

modèle de dimensionnement du sous-système radio du GPRS. Surtout que le GPRS n’est pas

encore commercialisé en Tunisie et aucune référence n’est disponible.

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

(marketing et techniques) disponibles. Mais, avec la mise en place du réseau GPRS, d’autres

paramètres seront disponibles 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 GPRS.

Bibliographie

51

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] Peter Stuckmann et Oliver Paul, «Dimensioning Rules for GSM/GPRS Networks», in

Proceedings of the 10th Aachen Symposium on Signal Theory (ASST 2001), Aachen,

September 2001.

[4] Manuel confidentiel du constructeur C1.

[5] Manuel confidentiel du constructeur C2.

[6] G.Saporta, « Théories et méthodes de la statistique », Editions Technip, Paris, 1978.

Sites Web

[7] www.esg.de

[8] www.ericsson.com

[9] www.siemens.com

[10] www.nortelsnetworks.com

[11] www.mobileisgood.com

[12] www.worldgsm.com

[13] www.motorolla.com

[14] www.alcatel-sbell.com.cn

Annexe

52

Annexe

A.1. Le réseau GSM

Le GSM est un système cellulaire numérique de télécommunications mobiles. Il assure

un service mobile de voix et de données compatibles avec les réseaux téléphoniques fixes. Il

est caractérisé par un accès très spécifique par l’intermédiaire d’une liaison radio.

A.1.1. L’architecture du réseau GSM

Un réseau GSM est constitué de trois sous-systèmes (figure A.1) : le sous-système

radio (BSS), le sous-système réseau (NSS) et le sous-système opérationnel (OSS). Pour

permettre l’interconnexion entre les différentes entités de ces sous-systèmes, des interfaces

logiques sont définies par les organismes internationaux.

Figure A.1 L’architecture du réseau GSM

A.1.1.1. Les sous-systèmes du GSM

Chaque sous-système du réseau GSM regroupe un ensemble d’équipement permettant

des fonctions spécifiques.

Le sous- système radio : BSS

Le sous-système radio regroupe plusieurs BSC et plusieurs BTS. Le BSC assure la

gestion des ressources radio pour une ou plusieurs BTS. La BTS assure la gestion des stations

mobiles d’une ou plusieurs cellules et elle assure la transmission radio avec la station mobile.

Annexe

53

Le sous- système réseau: NSS

Le sous-système réseau du réseau GSM comprend des commutateurs et des bases de

données qui contiennent les fonctions nécessaires à l’établissement des appels et à la gestion

de la mobilité. Ces entités sont:

• le MSC (Mobile Services Switching Center): il s’agit d’un commutateur qui

assure la gestion de la mise en route et la gestion du codage de tous les appels

directs et en provenance de différents types de réseaux.

• le HLR (Home Location register): il s’agit d’un enregistreur de localisation

nominale qui stocke toutes les données relatives aux abonnés.

• le VLR : il s’agit d’un enregistreur de localisation des visiteurs qui mémorise

de façon temporaire les données concernant tous les abonnés qui appartiennent

à la surface géographique qu’elle contrôle.

• le TC (Transcoder): c’est un équipement, qui réalise la conversion « parole

numérisé à 13 kbits/s » à « parole numérisé à 64 kbits/s » et une partie de

l’adaptation de débit pour les données utilisateurs.

• l’EIR (Equipement Identity Register) : il s’agit d’une base de données qui

vérifie si le mobile a ou il n’a pas le droit d’accès au système.

• l’AUR (Authentification Center): il s’agit d’un centre d’authentification qui

vérifie si le service est demandé par un abonné autorisé et protége l’abonné des

violations indésirables du système.

Le sous-système opérationnel : OSS

On distingue deux centres d’exploitation et de maintenance :

• l’OMC-S : centre d’exploitation et de maintenance du sous-système réseau. Il

supervise, détecte et corrige les anomalies du NSS,

• l’OMC-R : centre d’exploitation et de maintenance du sous-système radio. Il

exploite et maintient la partie radio du réseau GSM.

A.1.1.2. Les interfaces dans le réseau GSM

Les différentes entités du réseau GSM assurent des fonctions complémentaires et

chacun obéit à des normes spécifiques. Les interfaces entres chaque deux équipements du

réseau GSM sont les suivantes :

• l’interface Um : appelé aussi air ou radio, entre la MS et le BTS, utilisée pour

le transport du trafic et des données de signalisation.

Annexe

54

• l’interface Abis : entre le BSC et la BTS, utilisée pour le transport du trafic et

des données de signalisation.

• l’interface A : entre le BSC et le MSC pour le transport du trafic et des

données de signalisation.

• l’interface C : soit entre le GMSC et le HLR pour interrogation du HLR pour

un appel entrant, soit entre le SM-GMSC et le HLR pour interrogation du HLR

pour un message court entrant.

• l’interface D : entre le VLR et le HLR, permet la gestion des informations

relatives aux abonnés et leurs localisations.

• l’interface E : soit entre le MSC et le SM-GMSC pour le transport des

messages soit entre deux MSC pour l’exécution du Handover.

• l’interface G : entre deux VLR, permet la gestion des informations relatives

aux abonnés.

• L’interface F : entre un MSC et l’EIR, permet la vérification de l’identité du

terminal.

• l’interface B : entre le MSC et le HLR

• l’interface H : entre le HLR et l’AUC, permet l’échange des données

d’authentification

A.1.2. Les canaux logiques du GSM

On distingue deux grandes classes de canaux logiques du réseau GSM : les canaux

dédiés et les canaux non dédiés. Un canal logique dédié fournit une ressource réservée à un

mobile. Un canal logique non dédié est simplex et partagé par un ensemble de mobiles. Le

tableau 3.4 représente les canaux logiques du GSM et leurs fonctions :

Catégories Nom Fonctions

FCCH Calage sur les fréquences porteuses

SCH Synchronisation et identification Canaux de broadcast

BCCH Information système

PCH Appel du mobile

RACH Accès aléatoire du mobile

AGCH Allocation des ressources Canaux de contrôle commun

CBCH Messages courts diffusés

SDCCH Signalisation Canaux dédiés de contrôle

SACCH Supervision de la liaison

Annexe

55

FACCH Exécution du handover

Canaux de trafic TCH Transfert de la voix

Tableau A.1 Les canaux logiques du GSM

A.2. Le GPRS

A.2.1. Les avantages du GPRS

La technologie GPRS apporte des améliorations comparativement à la norme GSM,

elle permet des débits élevés, l’optimisation de l’utilisation des ressources en adoptant le

mode de transfert par paquets et l’introduction de nouvelles applications.

A.2.1.1. Les débits de transmission élevés

Le GPRS peut utiliser plusieurs time slots (jusqu’à 8) sur une seule trame TDMA

contrairement au GSM, qui ne peut utiliser qu’un seul time slot par trame TDMA. IL utilise

ces time slo ts de façon dynamiques et peut donc offrir un débit beaucoup plus important que

celui offert par le GSM. En plus, le GPRS définit quatre schémas de codage: CS-1, CS-2, CS-

3 et CS-4, chacun d’entre eux fournissant un niveau de correction d’erreur différent et une

bande passante effective sur le même canal radio.

CS-1 CS-2 CS-3 CS-4

1 slot 9,05 kbits/s 13,4 kbits/s 15,6 kbits/s 21,4 kbits/s

8 slot 72, 4 kbits/s 107,2 kbits/s 124,8 kbits/s 171,2 kbits/s

Tableau A.2 Les types de codage GPRS

Le débit théorique peut atteindre donc 171,2 kbits/s. Mais le débit utile qu’obtiendra

l’utilisateur est moins faible vu les erreurs de transmission et les encapsulations nécessaires. Il

est de l’ordre de 40 kbits/s.

A.2.1.2. L’utilisation de la commutation de paquets

Le GPRS est basé sur la commutation de paquet, c'est-à-dire qu’il n’y a pas de

réservation d’une voie de communication permanente entre les deux interlocuteurs. Les

données à transférer sont découpées par paquet avant la transmission de la communication,

puis regroupées intégralement à leur arrivée. Donc les ressources radio ne seront utilisées que

lorsque des données transitent de et vers le terminal GPRS, libérant ainsi les ressources radio

pour les autres utilisateurs. Ainsi, la disponibilité est plus importante. La facturation ne peut

plus reposer au temps de communication mais au volume des données transférées.

Annexe

56

A.2.1. 3. L’introduction de nouvelles applications

Les débits importants offerts par le GPRS, autorisent des nouvelles applications. En

effet, cette technologie est une solution aux difficultés rencontrées jusqu’à présent avec le

réseau GSM notamment sur :

• La vitesse de transmission des données,

• Les limitations de rédaction des SMS.

Parmi ces applications, nous citons :

• la navigation sur Internet à partir d’un portable ou d’un PDA,

• l’envoi et la réception de photos,

• l’envoi et la réception de SMS classiques ou composés de textes plus longs que

160 caractères,

• l’accès à un réseau Intranet,

• la télémétrie,…

A.2.2. Les interfaces dans le GPRS

L’ajout des entités GPRS à l’infrastructure GSM existante entraîne la spécification des

interfaces suivantes (voir Figure A.2):

• Gb : définie entre le PCU et le SGSN,

• Gc : définie entre le GGSN et le HLR pour interroger le HLR lors de

l’activation d’un contexte PDP,

• Gd : définie entre le SGSN et le SMS-GMSC et entre le SGSN et le SMS-

IWMSC pour l’échange de messages courts,

• Gf : définie entre le SGSN et l’EIR pour la vérification de l’identité du

terminal,

• Gi : définie entre le GGSN et un PDN pour le transfert de données,

• Gn : définie soit entre deux SGSN pour la gestion de l’itinérance, soit entre le

SGSN et le GGSN pour le transfert de données,

• Gp : définie entre deux GSNs (SGSN ou GGSN) pour la liaison inter-opérateur,

• Gr : définie entre le SGSN et le HLR pour la gestion de la localisation,

• Gs : définie entre le SGSN et le MSC/VLR pour la gestion coordonnée de

l’itinérance entre GSM circuit et GPRS.

Annexe

57

SGSN

SGSN

GGSN Autre PLMN

GGSN

BTS BSC

PCU

HLRMSC/VLR

SMS-GMSCSMS-IWMSC

UmAbis

Gb

GnGp

EIR

Gf

Gn

GsA Gd

Gr

PDNGi

E

D

C

Gc

SGSN

SGSN

GGSN Autre PLMN

GGSN

BTS BSC

PCU

HLRMSC/VLR

SMS-GMSCSMS-IWMSC

UmAbis

Gb

GnGp

EIR

Gf

Gn

GsA Gd

Gr

PDNGi

E

D

C

Gc

Figure A.2 les interfaces du réseau GSM/GPRS

A.2.3. L’architecture en couches

Dans cette section, nous présentons la pile protocolaire entre le terminal mobile et le

GGSN. En fait, un MS gère des piles protocolaires situées dans deux plans différents :

• Plan de signalisation

• Plan de transmission

Le plan de signalisation sert à assurer la gestion de la mobilité quant au plan de

transmission, il sert à transférer les données utilisateurs. Cependant, seuls les sommets de ces

deux piles sont différents. Dans le plan de signalisation, on trouve au sommet de la pile la

couche GMM surmontée des couches SM et GSMS. Dans le plan transmission, on trouve au

sommet de la pile la couche SNDCP.

Figure A.3 Pile protocolaire dans le plan de données

Annexe

58

Pour établir une voie de communication entre le MS et le GGSN, on utilise deux

protocoles :

• Le protocole LLC entre le terminal et le SGSN,

• Le protocole GTP entre le SGSN et le GGSN.

A.2.4. Les canaux logiques

Pour transmettre des paquets sur le canal radio, le terminal GPRS doit les transformer

en bursts qui seront multiplexés sur des canaux physiques PDCH (Packet Data Channel).

Dans ces canaux, on peut transmettre plusieurs types de messages relatifs à plusieurs

canaux logiques présentés dans le tableau A.3.

Canal de trafic PDTCH Transmettre les données utilisateurs

PACCH

Transporte les acquittements, le contrôle de

puissance et indique les futurs PDTCH qui

seront alloués à un mobile pour la

transmission.

PTCCH Transporte les valeurs d’avance en temps

pour un groupe de mobile.

PBCCH Diffuse des informations systèmes.

PPCH Permet l’appel du mobile.

PRACH Permet l’accès.

PAGCH Permet l’allocation des ressources.

Canal de contrôle

PNCH Pour l’appel du groupe.

Tableau A.3 Canaux logiques du GPRS

Un canal PDCH peut être maître ou esclave, il est maître lorsqu’il transporte des

canaux de contrôle communs (PBCCH, PPCH, PRACH, PAGCH) et éventuellement des

canaux PDTCH, PACCH et PTCCH). Un PDCH est esclave lorsqu’il transporte des canaux

PDTCH, PACCH et PTCCH. Le récepteur ne connaît le type de canal qu’en décodant le bloc

et en interprétant l’entête MAC/RLC.

Le GPRS peut aussi utiliser les canaux GSM (BCCH, PCH, RACH, AGCH) pour

l’accès aléatoire et la diffusion des informations systèmes.

Annexe

59

A.2.5. La gestion de la mobilité

A.2.5.1. Etats GPRS

Dans le GPRS, un mobile peut avoir trois états : l’état « repos », l’état « surveillance »

et l’état « prêt ».

• L’état repos : correspond à un mobile éteint ou hors réseau,

• L’état « surveillance » : correspond à un mobile attaché au réseau GPRS et qui

envoie régulièrement des mises à jour de sa zone de routage au SGSN,

• L’état « prêt » : correspond à un mobile en cours de réception ou d’émission

des paquets.

REPOS(GPRS IDLE)

SURVEILLANCE(STAND-BY)

PRÊT(READY)

Mobile non joignable

Mobile joignable

Attachement GPRS au réseau

Détachement GPRS

Transmission ou réception des données

Hors temps ou forçage

Détachement GPRS ou hors temps

REPOS(GPRS IDLE)

SURVEILLANCE(STAND-BY)

PRÊT(READY)

Mobile non joignable

Mobile joignable

Attachement GPRS au réseau

Détachement GPRS

Transmission ou réception des données

Hors temps ou forçage

Détachement GPRS ou hors temps

Figure A.4 Etats d’une station mobile en GPRS

A.2.5.2. Les contextes GPRS

Dans le cadre de la gestion de la mobilité du GPRS, on définit la notion de contextes.

Les contextes introduits dans GPRS sont liés à l’ensemble des informations caractéristiques

d’un abonné relativement à :

• sa mobilité, contexte MM (Mobility Management).

• ses données, contexte PDP (Packet Data Protocol).

Le contexte MM

Le contexte MM contient tous les paramètres liés à la gestion de la mobilité, au

terminal mobile et à la sécurité :

• l’IMSI (International Mobile Subscriber Identity) et le P-TMSI (Packet

Temporary Mobile Station Identity), qui permettent d’identifier l’abonné,

• l’état de la mobilité de l’abonné : repos, surveillance ou prêt,

• l’identifiant du SGSN, qui est l’adresse du SGSN servant le terminal mobile.

Annexe

60

Le contexte PDP

Le protocole PDP est spécifique aux données paquet. On lui associe un contexte et une

adresse. Chaque adresse PDP est décrite par un contexte PDP dans le terminal mobile, le

SGSN et le GGSN.

Un contexte PDP est l’ensemble des informations qui sont stockées dans le mobile, le

SGSN et le GGSN pour permettre l’échange de données avec un réseau PDP [1]. Il contient

principalement :

• le type de réseau PDP utilisé (X.25, IP,…),

• l’adresse PDP du terminal,

• l’adresse IP du SGSN courant où se trouve l’abonné,

• le point d’accès au service réseau utilisé,

• la qualité de service négociée.

Un contexte PDP doit être créé afin que l’abonné puisse émettre ou recevoir des

données.

A.2.6. Etablissement d’un flux de données montant

Deux procédures dont définies pour l’établissement d’un flux de données montant : la

procédure en 1 phase et la procédure en 2 phases.

• Accès en une seule phase : l'utilisateur envoie une requête en accès aléatoire

sur le canal PRACH (Packet Random Access CHannel) en précisant sa

demande. Le réseau lui envoie un paquet d'acquittement sur le canal PAGCH

(Packet Access Grant CHannel) et réserve les ressources nécessaires au

transfert sur la voie montante.

• Accès en deux phases : l'utilisateur envoie une requête en accès aléatoire sur le

canal PRACH en précisant sa demande. Puis, après avoir reçu une réponse de

la part du réseau, le mobile envoie la description complète des ressources dont

il a besoin au réseau. Enfin, ce dernier, lui répond par un paquet d'acquittement

et réserve les ressources nécessaires au transfert sur la voie montante. Cet

accès présente l'avantage d'éviter systématiquement les collisions.

Si le mobile ne reçoit aucune réponse avant un certain laps de temps, il abandonne et

peut tenter un nouvel essai. Cependant, il se peut que le réseau ait reçu la requête du mobile

mais qu'il ne puisse pas la. Pour éviter cette situation, le réseau envoie un message au mobile

lui indiquant qu'il se trouve sur une file d'attente et qu'il disposera de ses ressources

ultérieurement.

Annexe

61

A.2.7. Etablissement d’un flux de données descendants

L’appel est initié par le réseau par l’envoi d’un message de paging sur le PPCH

(Packet Paging Channel). Le mobile répond en envoyant une requête en accès aléatoire sur le

canal PRACH. Le réseau lui envoie un paque t d'acquittement sur le canal PAGCH (Packet

Access Grant CHannel) et réserve les ressources nécessaires au transfert sur la voie

descendante (figure A.5).

Figure A.5 Connexion réseau GPRS-MS

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