PLAN

Introduction

A-GENERALITES

I-RAPPELS SUR LA 3G

II-RAPPELS SUR LA 4G

B-MIGRATION 3G/4G

I-MIGRATION DANS LA 3G

II- MIGRATION 3G VERS 4G

Conclusion

Introduction

A-GENERALITES

I-RAPPELS SUR LA 3G

La troisième génération (3G) de systèmes cellulaires est une génération

de systèmes mobiles labellisé IMT 2000 par l’UIT. Ce système permet des

services de communications plus rapides notamment pour la voix, la télécopie,

l’Internet de n'importe quel endroit et à tout moment. La norme internationale

IMT-2000 de la 3G a ouvert la voie à de nouvelles applications et services

comme par exemple le divertissement multimédia, la localisation des services.

La troisième génération de systèmes cellulaires (3G) utilise notamment les

standards suivants : UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).

La troisième génération de normes de téléphonie mobile (UMTS)

propose d’échanger à 1,9 mb par seconde, soit environ 5 fois plus rapide que

la génération précédente. Cette technologie plus performante permet

notamment des accès à internet avec des débits supérieurs. Elle s’appuie sur

un nouveau réseau d’antennes relais, pour l’instant dans la gamme des

2100MHz en France, mais la pénurie de ressources amènera à l’utilisation de la

bande des 900MHz (canaux libérés par le GSM dont la charge va baisser). Coté

mobile les points marquants sont l’absence de pulsations basses fréquences et

une régulation de la puissance beaucoup plus performante qu’en GSM (donc

champs électriques bien plus bas).

Le HSDPA (3.5G ou 3G+) est une évolution plus performante en termes

de vitesse de transmission.

Comme tout réseau mobile, le réseau de troisième génération est constitué

d’un réseau d’accès et d’un réseau cœur.

Le réseau d’accès 3G s’appelle UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access

Network). Il supporte les technologies radio W-CDMA, HSDPA, HSUPA et

HSPA+ qui sont des différentes évolutions de la 3G. Il est composé des

entités NodeB et RNC (Radio Network Controller) dans la première

recommandation de la 3GPP (3G Partnership Project) la Release 99. Dans

la Release 4/5, un autre réseau d’accès cette fois basé sur le EDGE le

GERAN (GSM/EDGE Radio Acces Network) est adoptée.

Le réseau cœur 2G/3G consiste en deux domaines : Domaine circuit et

domaine paquet. Le domaine circuit offre des services de téléphonie. Au

départ constitué de commutateurs voix MSC/VLR (Mobile Services

Switching Centre / Visiting Location Register), GMSC (Gateway MSC) et

HLR (Home Location Register), il a évolué vers une structure NGN

Mobile appelée R4 où les MSC/VLR et GMSC deviennent des MSC

Servers / MGWs (Media Gateway). Le domaine paquet appelé GPRS

(General Packet Radio Service) offre un accès plus (3G) ou moins (2G)

haut débit au monde IP et à ses services. Il est constitué d’entités SGSN

(Serving GPRS Support Node) et GGSN (Gateway GPRS Support Node)

reliées entre elles par un réseau IP.

La téléphonie mobile de 3ème Génération (UMTS) a évolué en parallèle en

suivant dans un premier temps le principe de séparation de la signalisation et

du transport des informations. Il s’agit de la Release 4 de la 3GPP (UMTS R4)

défini en mars 2001. Le MSC (et le GMSC) sont découpés en 2 entités

distinctes : Un serveur traitant de la signalisation et d’un commutateur. On

passe ainsi :

Au niveau signalisation :

D’un MSC en un MSC server

D’un GMSC en un GMSC server et un CS-MGW

Au niveau transport :

D’un MSC et d’un GMSC en un CS-MGW (Circuit

Switched Media Gateway)

Les Releases 5 et 6 de l’UMTS permettent l’établissement de sessions

multimédias. Il s’agit de l’IMS, un nouveau réseau qui se superpose au CS et

au PS.

o Dans le réseau mobile : Le MSC-Server s’occupe des fonctions de

contrôle d’appel. Il commande ainsi le CS-MGW permettant

l’établissement, le maintien et la libération de sessions afin d’assurer le

trafic (la bande passante) des informations à transmettre et le choix des

protocoles sur le CS-MGW : Il est possible de passer une communication

en mode circuit sur une interface A vers une communication en IP sur du

SCTP. Le MSC-Server contrôle également la mobilité du MSC et de ce

fait, il est connecté au VLR.

o A l’interface du réseau fixe, afin de permettre l’interconnexion entre le

réseau mobile et le réseau fixe, l’équipement MSC-Server se nomme

GMSC-Server, indiquant ainsi son rôle de passerelle (G = Gateway ou

passerelle). Son rôle est donc identique au MSC-Server, c’est-à-dire il

s’occupe des fonctions de contrôle d’appel. Il commande ainsi le CS-

MGW permettant l’établissement, le maintien et la libération de sessions.

Par contre, il est connecté au HLR pour savoir dans quelle région

géographique est situé le mobile (autrement dit dans quel VLR est

sauvegardé le profil de l’abonné)

o Le CS-MGW est un commutateur et une passerelle de média, il permet

de router les communications (Information : Média ou Données) du

réseau téléphonique (2G/3G) vers le réseau IP (IP/Ethernet, IP/ATM/SDH,

IP/SDH). Il est contrôle par le MSC-Server ou MGSC-Server selon le

protocole MEGACO/H.248.

Architecture réseau 3G :

L’évolution de l’architecture a permis d’optimiser les débits entre les

équipements (TRAU : Transcodeur). Initialement, la station mobile encode la

voix selon le protocole AMR (Adaptative Multi Rate Codec), avec un débit de 5

à 12 kbit/s. Le MSC utilisait la technologie : TDM, la voix était décodée et

recodée à un débit de 64 kbps (G.711). En utilisant le réseau IP (RTP/UDP/IP), la

voix peut être transportée de bout en bout avec le codec AMR sur le backbone

IP/ATM.

Bon à savoir :

La puissance n’est souvent pas (ou mal) régulée en WiFi et Bluetooth. On a

donc de fortes chances d’être plus exposé lors d’une connexion internet par

WiFi que par 3G. Sachant que la fréquence du WiFi (2,4GHz) a la réputation

d’être particulièrement nocive il est vivement conseillé d’éviter ce mode de

connexion !

Les fréquences basses comme le 900MHz sont plus robustes que les

fréquences plus élevées. Elles sont plus pénétrantes (passent plus facilement

les murs) et sont donc moins absorbées par les corps traversés. Les

fréquences élevées passent moins facilement les obstacles et sont plus

absorbées par les corps exposés. Elles génèrent plus d’énergie et cela se

retrouve au niveau du DAS, qui augmente en proportion de la fréquence. Il

faut donc baisser la puissance, ce qui explique qu’en GSM on émet 2 fois

moins fort en 1800 qu’en 900MHz. Le 2100MHz de l’UMTS actuel est plutôt

AVANTAGES INCONVENIENTS

Interopérabilité GSM et UMTS Changement de UE

Accès internet haut débit depuis un

UE

Coût d’installation opérateur

Visiophonie

Téléphonie sur IP

Débit de 2Mbps en large bande sur

5Mhz

IMS

fragile (on s’en rend compte en observant les barrettes, surtout en intérieur).

C’est pour cela qu’on lorgne vers les fréquences libérées en 900MHz pour la

3G, et 800MHz pour la 4G. Le 2400MHz utilisé pour le wifi correspond à la

fréquence utilisée par les micro-ondes (forte absorption).

II-RAPPELS SUR LA 4G

Avec la quatrième génération (4G LTE), l’échange de données peut

dépasser les 100 mb par seconde si ce n’est plus, et ainsi lancer le très haut

débit mobile. En réalité, la bande passante est partagée entre les utilisateurs.

Moins il y a d’utilisateurs utilisant le réseau et plus le débit est donc élevé.

Cette génération utilise la bande des 800MHz (fréquences libérées par le

passage à la TV numérique TNT). Les performances de transfert sont encore

supérieures. La quatrième génération de systèmes cellulaires (4G) utilise

notamment les standards suivants : WIMAX (Worldwide Interoperability for

Microwave Access) et LTE (Long Term Evolution).

Le réseau d’accès 4G s’appelle LTE (Long Term Evolution of 3G). Il supporte les

technologies radio OFDMA et SC-FDMA. Il est constitué d’entités eNodeB.

Le réseau cœur 4G appelé ePC (Evolved Packet Core) consiste en un seul

domaine paquet composé d’entités MME (Mobility Management Entity),

Serving GW, PDN GW

(Packet Data Network GW) et HSS (Home Subscriber Server). Il offre un accès

très haut débit au monde IP, c’est-à-dire Internet/Intranet, et à ses services.

Tous les services sont offerts sur IP, y compris les services de la téléphonie.

Architecture réseau 4G :

AVANTAGES INCONVENIENTS

Débits (montant et descendant)

1Gbps

Changement de UE

Interactivité : réduction de la latence Coût

Meilleure efficacité

spectrale (l’opérateur couvre une plus

grande densité de population en

exploitant une bande de fréquence

identique à la 3G)

Télévision

Optimisation automatique du réseau

(Les équipements se configureront

automatiquement pour améliorer la

qualité de service)

B-MIGRATION 3G/4G

I-MIGRATION DANS LA 3G

Lors de la planification initiale (ou de la phase conception nominale), le

nombre de sites nécessaires pour couvrir la zone cible est estimée afin de

s'assurer que les exigences relatives à la fois la couverture et la capacité sont

respectées. Les exigences de couverture peuvent être vérifiées avec budgets de

liens et Radio Fréquence (RF) modèles.

Lors de la planification détaillée du réseau, la mise en place du site est

estimé à veiller à ce que la couverture et des besoins en capacité sont remplies.

Cela se fait avec l'aide d'outils de planification de réseau, avec des apports les

plus étendus pour fournir des résultats précis. Grâce à ces outils, la couverture

peut être estimé à la fois en termes de niveau de signal et les interférences. Le

principal avantage de ces outils est qu'ils peuvent utiliser la méthode Monte

Carlo ou des simulations similaires pour estimer l'interaction entre la

couverture et la capacité. Enfin de compte, l'étape de la planification du réseau

régit où et la façon dont les nœuds sont déployés dans le réseau. Une fois le

réseau déployé, son comportement doit être testé par rapport aux exigences

et attentes. Un processus graduel est recommandé. On commence par vérifier

que les conditions nécessaires pour démarrer l'optimisation ont été mises en

place. Tout d'abord les conditions de RF, les services de bas niveau (voix), puis

les services de niveau supérieur (comme la téléphonie vidéo et commutation

de paquets [PS] données) sont mesurés et ajustés. Cette approche simplifie

l'optimisation processus en veillant à ce que seul un nombre limité de

paramètres sont pris en compte lors chaque étape.

1. Migration réseau d’accès

Les Réseaux GSM offrent une architecture de réseau de pointe, où

macrocellules, microcellules et cellules intérieures interagissent ensemble.

Cette flexibilité est améliorée par les nombreux produits disponible, à partir de

la manipulation d'une douzaine de modules émetteurs-récepteurs (TRX) d'une

macro BTS par secteur, à la pico BTS qui manipule seulement quelques TRX sur

un seul secteur. De même, depuis que le WCDMA a été conçu pour interagir

étroitement avec le GSM déployé réseau, il suivra la tendance du GSM en

termes d'ubiquité et les options de déploiement. Les déploiements WCDMA de

points de vue pratiques et économiques ne sont pas initialement justifiés en

dehors des zones à fort trafic, généralement les centres villes.

3G overlay GSM, réseau Macro

Une superposition de WCDMA sur un réseau GSM, a été jusqu'à présent l'une

des plus options de déploiement populaires, mais pas nécessairement la

meilleure. Le principal avantage qui explique sa popularité est que cette

approche simplifie largement le processus d’acquisition du site, la seule

acquisition nécessaire est une antenne supplémentaire à l'intérieur de la

structure existante. Cette option est parfois encore simplifiée, d'un point de

vue d'acquisition du site, en remplaçant l'antenne existante avec une antenne

multi bande ou à large bande. Dans ce cas, les options de conception et

d'optimisation pour le réseau WCDMA sont assez limitées, conduisant ainsi à la

performance sous-optimale. Cette situation s'applique à toute réutilisation du

site entre le GSM et WCDMA. D'un point de vue network planning, les

différences techniques d’interface air entre les deux réseaux il est difficile de

partager les sites. Les principales différences incluent la couverture,

principalement en raison de bande de fréquence WCDMAs plus élevées, et la

capacité, en raison principalement de l'amélioration de l’efficacité spectrale du

WCDMA. En outre, avec la réutilisation de fréquence universelle en WCDMA, il

est difficile de déployer des Structure Hiérarchique Cellulaire (HCS) dans les

réseaux WCDMA, alors qu'il est largement utilisé dans le GSM. En GSM,

l’utilisation des HCS est bénéfique parce que les grandes cellules (avec hautes

antennes) peuvent fournir la couverture, tandis que les petites cellules (avec

des antennes à petite ou moyenne hauteur) peuvent fournissent des capacités.

Avec la réutilisation des fréquences de WCDMA, le déploiement HCS

permettrait à un UE de sélectionner à nouveau la couche la plus appropriée,

mais, en mode connecté, l'UE serait en constant transfert entre les couches, ou,

si les paramètres sont définis pour empêcher la remise, le résultat

d’interférence intercellulaire diminuerait l'avantage des capacités.

En conséquence, une superposition de WCDMA sur un réseau GSM n'est

généralement pas 1 : 1 , mais serait exclu des sites les plus hauts du réseau

ainsi que les microcellules, du moins au début. De plus, initialement la

superposition n'est pas effectuée sur l'ensemble de la zone de couverture du

réseau GSM, mais seulement où les exigences de capacité sont les plus élevés.

Deux questions déterminent habituellement ce choix : l'économie et la

couverture. Ceux-ci peuvent être liés dans une certaine mesure. Du point de

vue de la couverture, le premier déploiement WCDMA se produit à 2100 MHz

(1900 MHz en Amérique du Nord), tandis que GSM est largement déployé à

900 MHz (850 MHz en Amérique du Nord). Cela donne au GSM 10 à 15 dB

d’avantage dans le budget des liens en termes de propagation RF. Cela peut se

traduire à un site compté pour WCDMA, la couverture uniquement, de quatre

à sept fois le nombre de site GSM. Cette compensation n’offre aucune

justification économique pour le déploiement WCDMA dans les zones rurales,

où les exigences en couverture sont élevées, mais les besoins en capacité sont

faibles. En raison de cette limitation, les planificateurs peuvent compter sur la

couverture GSM à l'extérieur des centres urbains. Malheureusement, le

mécanisme de transition inter-système, même s’il est simple dans son principe,

exige une planification et une optimisation soignée.

3G overlay GSM, Macro, Micro et intérieur

La discussion précédente sur l'application d'un revêtement de WCDMA à un

réseau macro pourrait s’appliquer facilement à toutes les couches, si les micros

et pico Node B sont disponibles. Dans les premières années de la croissance de

WCDMA, seuls les hôtes de nœuds macro NodeB étaient disponibles, mais que

cette situation a rapidement évoluer. Pour introduire une micro couche ou

couche intérieure, il est nécessaire d'avoir des porteuses multiples disponibles.

Dans ce cas, la couche macro fonctionne sur une porteuse, tandis que la

couche micro et intérieur couches fonctionnent avec des porteuses distinctes.

Cette méthode isole les couches, fournissant ainsi d’importants avantages en

termes d'utilisation des ressources. L'inconvénient, bien sûr, est que la gestion

de la mobilité entre les couches - par sélection de cellule ou transfert - devient

plus complexe. Non seulement la gestion de la mobilité devient plus complexe,

mais un 1 : 1 superposition avec le GSM peut également utiliser la capacité

disponible de manière inefficace. Dans le GSM, le spectre la capacité peut être

alloué à des surplus de 200 KHz. Mais en WCDMA, les augmentations sont

fixées à 5 MHz, ce qui pour la plupart des opérateurs représente 33 à 50 % du

spectre disponible. Pour cette raison, les opérateurs pourraient décider de

déployer les couches micro ou intérieur sur le même support. Cependant, ils

doivent alors envisager l'isolement spatial entre les couches, ce qui pourrait

affecter la capacité.

Plan de réseau WCDMA spécifique

Une autre option pour surmonter les limitations rencontrées dans le

déploiement overlay GSM est de créer un plan de réseau spécifiquement pour

le WCDMA. Ici, on ne s’appuie pas sur la localisation des sites GSM capacité,

mais seulement sur les exigences du trafic WCDMA et de couverture attendus.

Tant que les questions de couverture et de capacité et les questions intérieures

seront correctement réglées, le résultat de déploiement WCDMA dans un

réseau sera plus facile à optimiser. Malheureusement, à cause des obstacles

toujours plus vers le site d’acquisition, cette option n'est que partiellement

possible. Une solution possible est de commencer avec un plan spécifique

WCDMA, puis sélectionnez les sites à partir d'un portefeuille de sites GSM

existant lorsqu'ils remplissent les objectifs de couverture et de capacité pour le

réseau WCDMA.

2. Migration niveau transport

À l'heure actuelle, la technologie de transport principal utilisé pour la

transmission dans réseaux cellulaires repose sur la technologie de multiplexage

temporel (TDM). Au regard des nouveaux réseaux nous passons des réseaux de

circuits vers des réseaux de données. Les technologies émergentes à

commutation de paquets (PS) telles que le General Packet Radio Service

(GPRS), doivent adopter des moyens de transport existants. Ainsi, divers

services sont véhiculée par des technologies de transmission classiques, tels

que Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) et Synchronous Digital Hierarchy

(SDH). Comme les réseaux évolue vers le multimédia et les données qui

doivent être acheminés plus rapidement, le backhaul de transport actuel ne

peut pas répondre aux besoins des services de données. TDM, technologie de

transport a été développée à l'origine pour les services à commutation de

circuits (CS) et, par conséquent, est trop limitée pour s'adapter à la flexibilité et

l'efficacité nécessaires pour les services de données. La technologie TDM

alloue les ressources de transport basée sur l'approche de répartition dans le

temps et traite les services vocaux et de données de la même façon en termes

de partage de bande passante, sans tenir compte de la nature inhérente du

trafic dans les services de données. L'augmentation du trafic de données

nécessitera le réseau de transport soit capable de gérer paquet de flux de

données plus flexible et efficace. L'égalité de traitement dans le TDM de

données et de services vocaux et son schéma d’allocation de bande passante

ne garantisse pas une bonne optimisation et, par conséquent, provoque des

pertes de bande passante. D'autre part, le point de départ pour l'élaboration

d'un CDMA large bande (WCDMA) : interface air, était basée sur l'hypothèse

que la majorité des demandes de services exploseraient, mais que les services

vocaux devront encore être traitées simultanément. Cela a conduit à un accès

radio souple d’architecture de porteur pour l'UMTS qui à son tour nécessite

également une technologie de transport flexible. Les limitations mentionnées

ci-dessus ont conduit au développement du transport alternatif technologies

pour les réseaux UMTS. Deux solutions ont été envisagées: au début du

développement du réseau le choix privilégié était la technologie Asynchronous

Transfer Mode (ATM), mais après la technologie IP (Internet Protocol) a été

préférée.

Contrairement à la technologie TDM, le principal avantage de la

technologie ATM est le transport des informations dans un flux de cellules.

Cela supprime les limitations des réseaux de transport existants et l'adapte aux

exigences de la flexibilité de l’interface air UMTS. Les normes 3GPP et 3GPP2

précisent que tous les éléments du réseau d'accès radio doivent être

interconnectés en utilisant un réseau de transport ATM. En conséquence,

actuellement UMTS Radio Access Network (RAN) disponible d’éléments

provenant de différents fabricants et sont équipés de la technologie ATM.

Pratiquement, cela signifie que les éléments RAN incluent un port d'accès ATM

et utilisent les protocoles de signalisation et de commutation la technologie

ATM. Il est également possible d'utiliser IMA (Inverse Multiplexing for ATM)

dans le RAN. Ce tour entraîne la possibilité d'acheminer du trafic de l'interface

lub sur les voies de transmission GSM, permettant aux opérateurs de réseau de

réutiliser actuellement les réseaux de transport disponibles.

Avec la croissance rapide et la bonne convergence des télécommunications

et des services IP, l'utilisation du transport IP dans le réseau cellulaire est

devenue de plus en plus courante. Le transport basé sur IP est déjà devenu

monnaie courante dans les réseaux fixe. De cette façon, il a prouvé sa

robustesse et sa capacité à soutenir un plus architecture fonctionnelle distribué

et couplé à une topologie de réseau plus souple que ce qui est pratiqué dans

les réseaux TDM ou ATM. Les avantages des prestations de transport IP sont

sur les économies de l'échelle, l'ouverture, la simplicité et facilité à être

déployer. Bien qu’il réponde aux exigences du réseau UMTS, il apaise aussi les

limites d'une technologie de transport ATM.

3. Migration vers HSDPA

La Release 99 définie à l'origine trois techniques pour permettre la

liaison descendante (DL) de données par paquets. Le plus souvent, la

transmission de données est prise en charge pour le Dedicated Channel

(DCH) ou le Forward Access Channel (FACH). Le Downlink Shared Channel

(DSCH) a également été défini, mais n'a pas été largement adopté ou mis

en œuvre pour FDD et a finalement été retiré des spécifications.

CELL DCH (DCH) est considéré comme le principal moyen de soutenir

toute importante transmission de données. Chaque DCH est transmis sur un

Dedicated Physical Channel (DPCH). Les utilisateurs individuels sont

attribués un Code unique Orthogonal Variable Spreading Factor (OVSF),

selon le débit de données requis. Ceci, cependant, se fait au détriment de la

couverture et de la capacité, puisque le gain d'étalement est réduite (une

limitation de couverture) et le nombre de codes OVSF sont limitées (une

limite de capacité). Le contrôle de puissance en boucle fermée rapide est

utilisé pour s'assurer que l'objectif de rapport signal sur interférence (SIR)

est maintenu, si nécessaire, pour maintenir un taux d'erreur de bloc requise

(TEB). La diversité macro est également prise en charge pour le DPCH avec

soft handover.

Le transfert de données par paquets peut être pris en charge dans l'état

de CELL_FACH, en utilisant le canal FACH sur le DL et le random Access

Channel (RACH) sur la liaison montante (UL). Le FACH est un canal

d'informations transmis sur le Secondary Common Control Physical Channel

(SCCPCH), qui emploie un code OVSF de longueur fixe avec un facteur

d'étalement configurable de 4 à 256. Parce qu'il doit généralement être

reçu par tous les UE dans la zone de couverture d'une cellule, un facteur

relativement élevé d'étalement (128 ou 256) est utilisé. En conséquence,

que les taux de données relativement faibles sont pris en charge, de 4 à 16

kbps. La diversité macro n'est pas prise en charge et le canal fonctionne

avec une allocation de puissance fixe (ou le changement lent). Bien que de

multiples canaux de SCCPCH puissent être définis par cellule pour

augmenter la capacité, l'absence de diversité macro ou du contrôle

puissance rapide rendrait ce dernier inefficace.

Il y a deux motivations pour le déploiement de HSDPA, tous deux

associés à des limitations d'utiliser soit CELL DCH ou FACH CELL pour les

applications de données par paquets. Le premier est le pic débit de

données. Bien que la version 99 permet des débits de données allant

jusqu'à 2.0 Mbps ( avec DSCH ) , il n'a été mis en œuvre qu’avec un débit de

données de DL maximum de 384 kbps (avec MPC). Bien que ce taux de

données soit suffisant pour de nombreuses applications existantes, le cours

substantielle la croissance des services de données implique une demande

croissante pour débit de données élevé, riche en contenu multimédia

services. HSDPA répond à ce besoin en offrant des données de pointe

nettement plus élevé que ceux de la Release 99, théoriquement jusqu'à 14

Mbps pour un équipement utilisateur entièrement capable (UE) (catégorie

10).

La deuxième et la plus importante avantage de la technologie HSDPA

concerne à la capacité de la cellule par rapport à la version 99. L'incapacité

indiquée précédemment d'utiliser FACH_CELL pour tous importants

transferts de données des ressources dédiées doit être utilisés pour

satisfaire les demandes de majorité des demandes de données par paquets.

Cependant, l'utilisation des ressources dédiées est intrinsèquement

inefficace pour de nombreuses applications, où la demande change

rapidement, de manière sporadique. Pour le DCH, considérons d'abord la

gestion de l'arborescence du code où chaque DCH utilise un seul code

OVSF. Les codes courts sont utilisés pour des débits plus élevés et des

codes plus longs pour des débits inférieurs. Quand un code OVSF de

longueur particulière est utilisé, tous les codes plus longs dérivés

deviennent indisponible. Les codes courts au-dessus du code attribué sur la

même branche de l'arbre sont également disponibles. Cela limite le nombre

d'utilisateurs simultanés qu’une cellule donnée peut supporter. L'absence

de codes pourrait être traitée à l'aide d'un code de brouillage secondaire,

mais ceci introduit une non-orthogonalité entre les canaux ce qui limite la

capacité du point de vue puissance. Par exemple, considérons un porteur

384kbps qui utilise un code OVSF avec un facteur d'étalement de 8. Ceci

limite le nombre maximum d'utilisateurs simultanés à sept après que les

requises minimales de canaux communs DL (CPICH, PCCPCH, SCCPCH,

AICH, et PICH) sont comptabilisés. En vertu de cette limitation, le

changement de canal doit être utilisé pour soulager la limitation de l'espace

de code OVSF et donc la limitation de la capacité, mais seulement si les

utilisateurs n'ont pas besoin de transmission des données en continu. En

outre les déploiements typiques introduit des limites, le contrôle

d'admission, l'espace de code, les interférences UL, et la puissance DL réduit

la capacité de deux à trois paquets simultanée commuté (PS). Même

lorsqu'il est utilisé, l'efficacité de la commutation de canal limite l'ensemble

réalisable de l’efficacité. Deux facteurs déterminants sont: le temps

nécessaire pour passer le taux ou le type, et l'événement ou mesure qui

déclenche le changement. Le changement se prend entre 80 et 160 ms,

selon le type de commutation et l'infrastructure spécifique. Il s'agit d'une

intrinsèque retard, causé par l'échange de messages et les 40 ms

d'intervalle de temps de transmission (TTI) de la Radio Porteurs de

signalisation (CSR), quel que soit apparente de la sensibilité de la gâchette

utilisé pour initier l'interrupteur. Les événements ou mesures uniques ou

multiples peuvent déclencher le changement, y compris les rapports de

mesure de la UE, occupation du tampon de données DL, l'inactivité du

réseau minuteries ou l'utilisation du code NodeB / puissance. Pour une

application de données en paquets avec une prédominance profil de trafic

en rafales, la nature réactive de ces déclencheurs avec le temps à compléter

le changement fait une grande utilisation difficile à réaliser sans affecter la

perception des utilisateurs.

En revanche, HSDPA répond à la commutation de canal, la vitesse ou le

type, à l'aide d'un canal commun pour le transfert de données avec le

nodeB ordonnancement. Dans cette mise en œuvre le NodeB, le Radio

Ntework Controler (RNC), n’est pas responsable de la planification un

ensemble de canaux à haut débit entre plusieurs utilisateurs. Cette

allocation utilise un 2 ms TTI, significativement plus faible que ceux

disponibles dans la Release 99. Cette planification rapide de partage

ressources est bien adaptée à la nature sporadique de données par

paquets. Une autre limitation de la capacité de la Release 99 se rapporte au

régime de codage et de modulation utilisé avec des ressources dédiées

DCH. Pour la modulation, une seule option Quadrature Phase Shift Keying

(QPSK) est disponible, où un symbole de modulation représente deux bits

d'information. Forward Error Correction (FEC) en utilisant R = 1/2 ou R =

1/3 convolution, ou R = 1/3 codage turbo, est autorisé, même si ce dernier

est toujours utilisé pour plus évaluer les services de données en raison de sa

plus grande efficacité. Ces deux facteurs peuvent être restrictifs, en

particulier dans de bonnes conditions radio où utilisant la modulation

d'ordre supérieur ou taux de codage supérieur pourraient augmenter de

manière significative l'efficacité spectrale. HSDPA traite à la fois les

questions en permettant la modulation 16-QAM (où un symbole de

modulation représente quatre bits d'information) et les taux de codage

efficaces entre R = 1/3 et à proximité de la théorie limite de R=1. Dans

HSDPA, la modulation et le codage sont adaptés à la condition de canal.

Cela nécessite des connaissances précises et récentes de l'état du canal, qui

est atteint avec retour rapide à partir de l'équipement utilisateur à

l'ordonnanceur Node B d'une prétendue Channel Quality Indicator (CQI).

Pour HSDPA, Adaptive Modulation and Coding ( AMC ) , souvent appelé

que liaison d’adaptation, remplace le contrôle de puissance rapide . La

limitation du mécanisme de commande de puissance utilisé pour la Release

99 DCH se rapporte à la boucle externe relativement lente. La boucle

interne rapide fait varier la puissance d'émission du NodeB à un débit de

1500Hz de telle sorte qu'un rapport SIR cible de DL soit obtenue. La boucle

externe varie alors la SIR cible sur la base du BLER atteint. Conditions de

radio différentes produisent différents SIR à Bler mappages. La fréquence et

la manière dont le SIR cible est modifiée peut entraîner un gaspillage de

ressources. La vitesse à laquelle le SIR cible est changé n'est pas défini dans

les spécifications, mais sera clairement un rythme beaucoup plus lent que la

boucle interne.

HSDPA Concepts

Pour HSDPA, quatre nouvelles chaînes sont définis. La charge utile de

données est effectuée sur un canal de transport appelé le High Speed

Downlink Shared Channel (HS-DSCH), qui fonctionne sur un TTI fixe de 2

ms. Au niveau physique, le HS-DSCH est mappé sur la liaison descendante

High Speed Physical Downlink Shared Channel (HS-PDSCH). Ce canal

commun, qui est capable de transmission multicode, est partagé entre les

utilisateurs en utilisant une combinaison de temps et par répartition de

code multiplexage. La planification et contrôle de l'information relative à

chaque transmission HS-PDSCH est communiqué à une UE sur l'un des

nombreux High Speed Shared Control Channel (HS-SCCH). Lors de chaque

TTI de 2 ms, un seul HS-SCCH porte des informations de contrôle pour un

UE. Par conséquent, le nombre de canaux nécessaires HS-SCCH est définie

par le nombre d'UE qui aura transmissions HS-PDSCH simultanées.

Pour la modulation, la Release 99 offre uniquement QPSK, où deux bits

d'information sont représentés par un symbole de modulation unique.

HSDPA offre à la fois modulations QPSK et 16-QAM. 16-QAM double le

débit de données par rapport à QPSK, en représentant quatre bits

d'information par symbole de modulation. Bien avantageux, la demande de

16-QAM est limitée aux zones avec de bonnes conditions de RF, car les

informations de grandeur précises et des informations de phase sont tous

deux nécessaires pour discerner correctement la position du symbole dans

la constellation qui en résulte.

HSDPA planification

Scénarios de déploiement HSDPA

La stratégie de déploiement est un élément clé pour la mise en œuvre

HSDPA. Cette section examine trois scénarios de déploiement distincts:

• One-to-one overlay

• Support unique partagé entre la Release 99 et HSDPA

• Déploiement dans les hotspots

1. Scénario 1: One-to-One Overlay

Lorsque l'opérateur a un réseau opérationnel de Release 99 existant, la

technologie HSDPA sera probablement déployé initialement comme une

superposition d'un-à-un à des sites existants, soit dans l’ensemble du

réseau ou dans une zone sélectionnée. Cette approche permet une

utilisation efficace du spectre progressivement des services de PS, ainsi les

dispositifs HSDPA compatibles sont introduites progressivement dans le

marché et de la Release 99 existant.

Les utilisateurs PS migrent vers HSDPA. En fin de compte, tous le trafic

PS utilisant HS-se déplaceraient à un seul support, le support initial utilisé

uniquement pour commutation de circuits (CS) du trafic. Dans un premier

temps, ce type de déploiement permet une utilisation limitée du support

HSDPA, mais ne provoque pas d’impact significatif sur les utilisateurs de la

Release 99. Un tel déploiement permet également de réduire de façon

significative le besoin pour gérer la mobilité dans les deux modes veille et

Connecté, parce que les utilisateurs, indépendamment de leurs capacités,

peuvent utiliser les systèmes déjà en place sur le support initial. Le

handdown au porteur SH peut être fait facilement par la reconfiguration du

canal physique lorsque les utilisateurs HSDPA capable sont déplacés à l'état

HS, sans impact sur les utilisateurs existants.

2. Scénario 2: porteuse unique partagée Release 99 et HSDPA

Dans les premiers stades d'une superposition one-to-one, le spectre est

utilisé relativement inefficace. Pour éviter cela, un deuxième scénario de

déploiement part le support unique d'abord déployé entre tous les types de

trafic (CS et PS, CELL DCH, et SH). Dans ce scénario, il est important

d'estimer l'impact à la fois sur la nouvelle UE de HS et l'héritage et le trafic

domaine. En outre, la gestion de l'arborescence du code OVSF et allocations

de puissance HPA devient importante. Non seulement HSDPA utilise plus

de ressources, mais des problèmes d’implémentation peuvent exister. Par

exemple, les spécifications ne définissent pas la question de la manière

dont la puissance HPA est allouée à HSDPA. Une infrastructure peut exiger

que le pouvoir HSDPA fixée en pourcentage du total, tandis qu'un autre

peut allouer dynamiquement rapidement pouvoir sur la base de l'utilisation

par d'autres services. La répartition de puissance fixe bénéficie aux

utilisateurs HSDPA, parce un minimum de débit de bord de cellule peut être

prévu parce que la puissance disponible est limitée arbitrairement,

cependant, ce paramètre peut limiter la capacité de trafic héritage. D'autre

part, une allocation dynamique de puissance peut laisser peu de puissance

disponible pour les utilisateurs du SH, limitant la performance et entravant

ainsi l'adoption commerciale de la technologie. Dans les deux cas, la

gestion de l'arbre de code OVSF sera probablement limiter au tarif

maximum pour un utilisateur de données HS. La gestion de la mobilité est

simple, parce il repose exclusivement sur la libération des paramètres

réseau existants de la Release 99. La seule supplémentaire question est de

reconfigurer les utilisateurs du SH dans la cellule DCH quand ils atteignent

la limite de la Cellules SH-permis. Toutefois, cela s'applique à tous les

scénarios de déploiement.

3. Scénario 3: déploiement de hotspots

Une autre alternative de déploiement de la superposition one-to-one est

de déployer HSDPA seulement dans configurations hotspot , où les petits ,

les zones à forte demande localisées sont servis par des microcellules ou

pico-cellules (pour une plus grande mesure que dans un réseau macro

typique ) , ou par dédié en construction de systèmes. Le scénario de

hotspot offre l'avantage suivant : son environnement radio, avec

généralement la géométrie de la cellule supérieure et les multi-trajets

inférieurs, permettent d'augmenter la modulation 16-QAM et gains de

codage élevés. Ces facteurs produisent significativement plus élevée

disponible données de pointe taux et une meilleure efficacité spectrale pour

HSDPA rapport à un environnement macro déploiement. L'inconvénient de

cette approche est centré sur le contrôle de la transition des utilisateurs

HSDPA compatibles entre macro et micro couches. L’utilisation des

Hierachical Control Structure (HCS) dans WCDMA est pratique quand un

seul transporteur est utilisé, ce qui limite les options de déploiement pour

les microcellules et picocellules. En conséquence, les déploiements de

points d'accès les plus appropriées seraient sur une fréquence dédiée, avec

soit HS seulement ou partagé HS et Release 99. Le partage de la fréquence

assure une couverture similaire pour les CS et PS trafic, mais cela se fait au

détriment de débit pour les utilisateurs HSDPA et aptes PS. La gestion des

capacités est moins critique dans ce cas parce que les conditions de canal

améliorées améliorent également l'ensemble capacité. La gestion de la

mobilité peut être atteinte assez facilement par inter-fréquence reselection

ou transfert. D'autre part, si un HS dédié support est déployé dans les zones

sensibles, la gestion de la mobilité est affectée de façon significative.

L'équipement utilisateur UE aurait besoin de camper sur le réseau macro et

être dirigé vers le support de HS que lors de l'activation du service de HS.

Le principal inconvénient est que, dans les environnements intérieurs

notamment, HS ne peut être activé pour les utilisateurs qui ont le service

sur le réseau macro. Quand un support dédié est utilisé pour le

fonctionnement HSDPA, le DCH associée sera toujours supportée par le

support HSDPA. Le canal DCH effectué par la porteuse de Release 99 serait

celui de CS ou trafic PS héritage.

HSDPA Déploiement

De toute évidence, les facteurs à la fois techniques et commerciaux

influencent la façon dont l'exploitant choisit de déployer HSDPA. Les

configurations de superposition et hotspot décrites ci-dessus offrent des

avantages pour situations spécifiques, mais ceux-ci viennent avec des

problèmes de performance associés. Sur le plan technique, examiner les

questions suivantes lorsque l'on commence à planifier pour un déploiement

HSDPA :

• Réseau Release 99 existante. Quelle est l'étendue de la couverture?

Quelle est la profondeur en termes de la construction en pénétration ?

• Combinaison de services avec la Release 99. Quelle est la répartition de

l'utilisation actuelle entre les services CS et PS offerts ?

• Spectre disponible. Combien de transporteurs sont disponibles ? Quels

sont les coûts et les problèmes sont associés à la mise à niveau d'un réseau

multi-porteuses ?

• Services HSDPA prévus. Quels sont les services PS qui seront offerts une

fois HSDPA déployé ? Comment ceux-ci diffèrent de celles offertes avec la

Release 99 ? Quels sont les taux moyens de disponibilité HSDPA pour les

utilisateurs ? Quel pourcentage du trafic PS sera pris en charge sur la

Release 99 et HSDPA ?

• Mobilité de l'utilisateur HSDPA. Quel est le mode prédominant dans

lequel les utilisateurs HSDPA fonctionneront ? Serais-ce l'arrêt d'immeuble

(avec les cartes de données d'ordinateurs portables), ou mobile (piétons ou

véhicules) ?

L'analyse initiale devrait se concentrer sur le déploiement de réseau

existant. Le courant du réseau utilisation et toute expansion future prévois à

la fois de déterminer comment déployer HSDPA. Initialement, le

déploiement de HSDPA sur le même support que les services existants de

Release 99 est rentable. Comme l’utilisation du HSDPA augmente,

cependant, la qualité des services existants peuvent finir par se dégrader,

comme les utilisateurs HSDPA exigent plus de la puissance disponible. Pour

évaluer l'impact de partage HSDPA avec les utilisateurs actuels, le

dimensionnement doit tenir compte à la fois le réseau actuel et le trafic PS

prévu que HSDPA soutiendra. Dans ce processus, il est important de garder

à l'esprit que beaucoup de réseaux déployé sur la Release 99 soutiennent

un important nombre de services à circuit commuté, sous la forme de 12,2

kbps AMR voix et 64 kbps circuit commutation vidéo - téléphonie. La

demande et l'utilisation de ceux-ci seront probablement affectés par

l'introduction de la technologie HSDPA , par conséquent, CS chargement à

la fois actuelle et prévue devrait être considéré . Un autre problème de la

circulation PS est l'impact des utilisateurs de PS existants qui migrent vers

HSDPA. Les débits de données disponibles ont augmenté, ainsi que tout

changement dans le taux de facturation pourraient affecter la structure de

la demande et doivent être considérés. La mobilité de l'utilisateur et la

distribution jouent également un rôle clé dans le déploiement HSDPA et à

évaluer son avantage relatif. HSDPA offre la modulation 16-QAM, ce qui

double le débit par rapport à QPSK. Comme discuté précédemment, la

modulation et le codage possibles avec HSDPA sont les mieux adaptés à

des scénarios où l'UE est en ligne de mire du NodeB et les conditions de

propagation sont caractérisées par un chemin à forte dominante. En

conséquence, HSDPA propose des rendements spectraux nettement plus

élevées si elles sont déployées dans un environnement de micro-cellule.

Par conséquent, lors de la planification du déploiement, examinez le mode

prédominant de fonctionnement et la position des utilisateurs HSDPA, car

cela pourrait influencer le choix de scénario.

II- MIGRATION 3G VERS 4G

Il a été montré que l'ensemble des trois précédentes générations de réseau

mobile ont eu leur avantages et les inconvénients, mais aucun d'entre eux

avaient la capacité de remplacer complètement l'autre. Même IMT-2000, une

norme mondiale, n'était pas en mesure de briser le goulot d'étranglement de

débit de données élevé et la capacité, et si ce conduit à la formation d'une

nouvelle génération, dénommé au-delà de 3G ou 4G, mais il y a pas de

définition claire pour elle. Cependant, on a pensé qu’a la place de développer

de nouvelles interfaces radio et nouvelle technologie, il serait préférable

d'intégrer les systèmes sans fil existants et nouvellement développés comme

les GPRS, EDGE, Bluetooth, WLAN et Hiper-LAN. Ainsi, dans le dix-huitième TG-

8/1, un nouveau travail groupe WP8F a été créé en 1999 pour examiner les

efforts visant à développer les systèmes au-delà de l'IMT-2000 . Il a été estimé

que les réseaux de prochaine génération offriront des possibilités

intéressantes, telles que :

o Performance. Les systèmes 4G sont destinés à fournir des services vidéo

de haute qualité fournissant des données transférer des vitesses

d'environ 100 Mbps.

o La bande passante. La technologie 4G offre des vitesses de transmission

de plus de 1Gbps et est capable d’offrir des services à haut débit à la

portée de réseau local (LAN) de hotspots, installé dans les aéroports, les

maisons et les bureaux.

o L'interopérabilité. L'existence de plusieurs normes pour la 3G, il est

difficile de se déplacer et d'interopérer à travers les réseaux. Il existe

donc un besoin pour une norme mondiale offrant une mobilité et un

service mondial portabilité afin que les fournisseurs seul système

d'équipement propriétaire ne lient pas les clients.

o Technologie. Plutôt que d'être une norme entièrement nouvelle, 4G

ressemble essentiellement un conglomérat de technologies existantes et

une convergence de plusieurs technologies.

Aperçu de la planification pour les réseaux 4G

Chacun des réseaux individu GSM, EGPRS et UMTS ont été prévues dans

leurs domaines respectifs, par exemple, radio, de transmission ou de noyau.

La planification du réseau dans les réseaux 4G, il faudra une compréhension

de plus technologies, dont un feware, et leur interfonctionnement avec

d'autres technologies. Comme le réseau 4G sera un système sans fil intégré

qui permet une itinérance transparente entre les technologies, un utilisateur

peut fonctionner dans un réseau de technologie cellulaire et ensuite être

remis à la base satellite réseau et de nouveau à un réseau sans fil fixe, en

fonction de la couverture du réseau et l'utilisateur de préférence de charge.

Planifier un réseau consiste essentiellement à une mise en page initiale de

la structure du système, qui comprend le spectre, le rayon de la cellule et de

la zone de service hiérarchique.

Spectre

Les systèmes 4G devront fournir des bandes passantes supérieures à 100

Mbps et à accueillir une manière significative augmentation de la quantité de

trafic, les ressources de fréquences afin suffisantes seront nécessaires. Etant

donné que la plus faible bande de fréquence considérée appropriée pour les

communications mobiles est fortement utilisée, une bande de fréquences pour

la 4G communication doit être proposé dans le 3G à bandes 5G.

Cellule Radius

Comme prévu, la bande passante d'être offerts dans les systèmes 4G est de

trois ordres de grandeur supérieure à celle des systèmes 2G. Le rayon de la

cellule couverte par une station de base (BS) diminue généralement le cas, en

supposant que toutes les autres conditions pour être le même, les signaux

radio sont transmis à des débits plus élevés que lors d'une transmission plus

faible le débit binaire de manière à compenser le niveau de bruit accru. En

outre, les systèmes 4G peuvent être exploités dans une bande de fréquence

plus élevée de sorte que la perte du signal sans fil de propagation est

supérieure à celui de la 2G et 3G systèmes. L'utilisation d'un ensemble

complexe d'équations, l'augmentation de la perte de propagation provoquée

par la fréquence de fonctionnement et la vitesse de canal peut être converti en

une diminution de rayon de cellule (en supposant que la hauteur de l'antenne

soit 23 m ) dans le cas d'autres conditions de transmission sont supposés être

les mêmes que celles des systèmes 3G . Ce moyen qui en couvrant la même

zone que dans les systèmes 3G, les systèmes 4G nécessiteront quatre fois le

nombre de BS. La hauteur de l'antenne de la BS dans une zone urbaine tend à

être plus faible lorsque la taille de la cellule est plus petite. Par conséquent, il

peut y avoir plusieurs zones d'interruption, même dans le rayon de cellule

calculée, et on constate que l'on solutionne pour améliorer la capacité est de

diminuer le rayon de la cellule de la BS.

Zone de service Hiérarchique

Bien que tous les objets soient connectés à un réseau via des liaisons sans

fil, il peut être difficile pour les petits appareils à raccorder directement à des

systèmes 4G en raison de la consommation d'énergie et l'antenne taille. Les

dispositifs compacts pourront accéder aux systèmes 4G grâce à une base

miniature qui va agir comme un terminal mobile (MT) pour les systèmes 4G.

Utilisant un tel résultat de configuration dans les zones de services composés

de plusieurs cellules qui se chevauchent.

Pour SFR, renouveler l’intégralité du site de transmission (carte électronique

et antennes).

Pour Bouygues, partie électronique des 3G+ compatible dual carrier

42Mbps (équipements multi standard Ericsson RBS6000) peut être utilisé pour

émettre un signal de 100Mbps, 120, 240 et 360Mbps.

Quel que soit les opérateurs, les plus grands changements se situent

surtout en amont de l’antenne.

L’opérateur historique fait évolué les sites 2G/3G existants en ajoutant des

équipements radio et cartes électroniques 4G. Sur d’autres sites, on peut

remplacer les installations existants par des équipements neufs (généralement

mieux optimisé) pouvant fournir les trois systèmes radio 2G/3G/4G.

Côté radio, on a le enodeB. Il utilise les protocoles OFDMA (liaison

descendante) et CS-FDMA (liaison montante) pour communiquer par radio

avec les terminaux mobiles LTE. Les protocoles et codages radio permettent de

plus haut débits que le codage W-CDMA utilisé par les nodeB en 3G.

Cœur du réseau 4G: les enodeB sont directement connecter au cœur de

réseau via un réseau (accès) de backhaul généralement constituer de liaison en

FO supportant des protocoles IP (IPv6), ils sont aussi reliés aux autres enodeB

via une liaison X2, utilise notamment pour gérer le handover d’un mobile d’une

cellule radio vers une autre.

L’interface S1 vers le cœur du réseau (ePC) supporte des protocoles et flux

de données suivants :

-les protocoles S1-AP/SCTP vers le MME pour le trafic de signalisation et de

contrôle,

-SCTP

Les protocoles S1-4/GTP vers le SGW pour le trafic utilisateurs (voix et

données) distants ou venant des terminaux mobiles ;

Certains enodeB sont aussi capables de gérer le protocole 3G (HPSA) et

HPSA+ et donc faire fonction de nodeB.

1. Migration réseau d’accès

L

2. Migration niveau transport

L

3. Migration cœur de réseau

L

Conclusion