Rapport PFE Optimisation d’Un Réseau Single RAN (3G) Et Planification LTE

Pour lobtention du diplme dingnieur dtat en Tlcommunications et

Technologies de lInformation

Ralis par :

Mlle. Imane BERCHID

Membres de Jury :

M. Abdellah NAJID (Prsident)

M. Mohamed KACIM (INPT)

M. Mohamed ET-TOLBA (INPT)

M. Amine IGOUDYANE (HUAWEI)

M. Anas KARKOURI (HUAWEI)

Anne universitaire : 2013/2014

Optimisation dun rseau Single RAN

(3G) et planification LTE

2 PFE2014- INPT

Ddicace

A mes trs chers parents, qui je dois ma vie,

Pour leur ducation et leur affection,

Pour tous les sacrifices quils ont faits pour moi,

Tous les mots ne pourront exprimer ma gratitude et mon amour.

A mon cher frre Adnane,

A qui je souhaite un parcours russi,

A mes grand-mres,

Pour les valeurs quelles mont inculque,

Pour leurs prires et leur affection,

Que Dieu le tout Puissant vous accorde sant et prosprit,

A toute ma famille qui ma toujours encourage et soutenue,

Enfin, mes amis et tous ceux qui me sont chers,

Je vous ddie ce travail.

3 PFE2014- INPT

Remerciements

De prime abord, je tiens exprimer mes sincres remerciements et gratitude M.

Amine IGOUDYANE, qui ma donn lopportunit de passer mon projet de fin dtudes

au sein de Huawei Technologies Morocco, pour son accueil, son suivi, sa disponibilit

ainsi que pour la qualit du sujet quil ma propose. Jadresse mes vifs remerciements M. Anas KARKOURI davoir accept dassister ma

soutenance, pour ses conseils et remarques qui ont toujours t pertinentes.

Je tiens remercier galement M. Marco FARID et M. Ranjan JHA, pour leurs directives

avises, qui mont t d'une aide prcieuse tout au long de la priode de mon stage,

ainsi que toute lquipe RNP/O de Huawei Morocco, pour leur accueil chaleureux et

leur sympathie.

Je ne manquerai pas dadresser mes remerciements mes professeurs, M. Mohamed

KACIM et M. Mohamed ET-TOLBA pour leur encadrement et leur disponibilit, ainsi

que M. Abdellah NAJID davoir accept de prsider ma soutenance.

Enfin, jaimerais remercier toute personne ayant contribu, de loin ou de prs, au bon

droulement de mon stage.

4 PFE2014- INPT

5 PFE2014- INPT

Abstract

Telecom operators give great importance to preserving, improving and monitoring the performance

of their network in order to keep up with the increasingly competitive market.

As for Morocco, the evolution of the telecommunication sector has been marked by the

deployment of the UMTS network, and it is already preparing for the deployment of LTE, so as to

meet the growing demand of customers in terms of ICT services.

However, the deployment of LTE requires the optimization of the whole UMTS network, as it will be

implemented in 3G sites of Single RAN.

In this perspective, the operator customer has adopted the multi-vendor concept, in order to

guarantee a sustainable quality of service and hence the customers satisfaction, in addition to

getting ready for the deployment of LTE.

My graduation project included the optimization of both 2G and 3G networks of the Single RAN, and

an introduction to LTE planning procedure.

6 PFE2014- INPT

Rsum

Les oprateurs de tlcommunications accordent une grande importance la prservation,

l'amlioration et le suivi de la performance de leur rseau afin de suivre lvolution du march qui

est de plus en plus concurrentiel.

Au Maroc, l'volution du secteur des tlcommunications a t marque par le dploiement du

rseau UMTS, et se prpare dj au dploiement de la technologie LTE, afin de rpondre la

demande croissante des clients en termes de services de TIC.

Cependant, le dploiement de la technologie LTE ncessite l'optimisation de l'ensemble du rseau

UMTS, car il sera mis en uvre dans des sites 3G du Single RAN.

Dans cette perspective, l'oprateur client a adopt le concept multi-Vendor, afin de maintenir la

qualit du service et de garatir la satisfaction de ses clients.

Mon projet de fin d'tudes inclut l'optimisation des rseaux 2G et 3G du Single RAN, et une

introduction la procdure de planification LTE.

7 PFE2014- INPT

Sommaire

Liste des figures .................................................................................................................................................. 9

Liste des tableaux ............................................................................................................................................. 10

Abrviations ..................................................................................................................................................... 11

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

Chapitre I : Prsentation du sujet PFE ............................................................................................................. 14

1. Prsentation de Huawei Technologies ........................................................................................................ 14

2. Contexte du stage ........................................................................................................................................ 15

3. Plan du travail .............................................................................................................................................. 15

Chapitre II : Optimisation Radio du rseau Single RAN (3G) ............................................................................ 16

I : Prsentation de la norme UMTS .................................................................................................................. 16

1. Architecture ..................................................................................................................................... 17

2. Bandes de frquences et mthodes daccs multiple ..................................................................... 19

3. Les canaux radio ............................................................................................................................... 21

4. La chane de transmission ................................................................................................................ 21

5. Les principales techniques de lUMTS .............................................................................................. 23

6. HSDPA .............................................................................................................................................. 28

II : Optimisation du rseau WCDMA ................................................................................................................ 29

II.1. Concepts gnraux de loptimisation radio .............................................................................................. 30

1. Le Drive Test (DT) ............................................................................................................................. 30

2. Les indicateurs de performance (KPI : Key Performance Indicators) .............................................. 31

3. Les problmes courants ................................................................................................................... 32

II.2 : Etude de cas : optimisation dune plaque 3G .......................................................................................... 33

1. Paramtres vrifier ........................................................................................................................ 33

2. Exemple de Cluster DT ..................................................................................................................... 34

3. Exemple de SSV .................................................................................................................................... 48

Chapitre III : La Planification LTE ...................................................................................................................... 50

I. Prsentation de la norme LTE ....................................................................................................................... 50

1. Architecture ......................................................................................................................................... 50

2. Caractristiques de LTE ........................................................................................................................ 52

3. Allocation de frquences et mthodes daccs ................................................................................... 52

8 PFE2014- INPT

4. Architecture en couches ...................................................................................................................... 54

5. Caractristiques de la couche physique ............................................................................................... 55

6. Les principales techniques de LTE ........................................................................................................ 58

II. Planification LTE pour une rgion du Maroc ............................................................................................... 60

1. Prparation ...................................................................................................................................... 60

2. Dimensionnement ............................................................................................................................ 61

3. Planification nominale ..................................................................................................................... 64

4. Planification dtaille ....................................................................................................................... 65

Conclusion gnrale et perspectives ............................................................................................................... 66

ANNEXE 1 : Les canaux de lUMTS ................................................................................................................... 67

ANNEXE 2 : Les outils logiciels ......................................................................................................................... 69

ANNEXE3 : Bandes de frquences LTE ............................................................................................................. 72

ANNEXE 4 : Les canaux de LTE ......................................................................................................................... 73

BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................................................ 75

BIBLIOGRAPHIE81

9 PFE2014- INPT

Liste des figures

Figure I. 1 : Diagramme de Gantt ..................................................................................................................... 16

Figure II. 1: Architecture de lUMTS ................................................................................................................. 17

Figure II. 2 : FDD/TDD ....................................................................................................................................... 19

Figure II. 3 : Allocation des frquences en UMTS ............................................................................................. 20

Figure II. 4: mthodes daccs multiple ............................................................................................................ 20

Figure II. 5 : la chane de transmission ............................................................................................................. 21

Figure II. 6: Bit/ Symbole / Chip ....................................................................................................................... 22

Figure II. 7 : Codes OVSF .................................................................................................................................. 23

Figure II. 8: Algorithmes du Load Control dans les diffrentes phases daccs du UE ..................................... 27

Figure II. 9 : Les ressources utilises par les diffrents algorithmes du load control ....................................... 28

Figure II. 10: Le processus de loptimisation .................................................................................................... 30

Figure II. 11: Parcours du DT ............................................................................................................................ 34

Figure II. 12: Statistiques de la couverture (RSCP) ........................................................................................... 35

Figure II. 13LC: Distribution de RSCP & dgradations ...................................................................................... 35

Figure II. 14LC: RSCP& Ec/Io de la zone 2 ......................................................................................................... 36

Figure II. 15LC: RSCP de la zone 3 ..................................................................................................................... 36

Figure II. 16LC: RSCP de la zone 4 ..................................................................................................................... 37

Figure II. 17LC: Statistiques de la qualit (Ec/No) ............................................................................................ 38

Figure II. 18 LC: Ec/Io ........................................................................................................................................ 38

Figure II. 19 LC: Ec/Io pour la zone 1 ................................................................................................................ 38


Figure II. 21 LC: Ec/Io et obstacle pour la zone 4.............................................................................................. 40



Figure II. 24 LC: Distribution du MOS ............................................................................................................... 41

Figure II. 25 SC: Statistiques de la couverture (RSCP)....................................................................................... 42

Figure II. 26 SC: Distribution du RSCP & dgradations ..................................................................................... 42

Figure II. 27 SC: RSCP de la zone 1 .................................................................................................................... 43

Figure II. 28 SC: RSCP de la zone 2 ................................................................................................................... 43

Figure II. 29 SC: Distribution du RSCP & dgradations ..................................................................................... 44

Figure II. 30 SC: RSCP de la zone 1 ................................................................................................................... 44

Figure II. 31 SC: Ec/Io de la zone 3 ................................................................................................................... 45

Figure II. 32 HSDPA : Distribution du dbit servi et dgradations .................................................................... 45

Figure II. 33 HSDPA : Zone 1 ............................................................................................................................. 46



Figure II. 36 : Evolution du taux de coupures et du taux de succs du SHO ..................................................... 48

Figure II. 37 : SSV .............................................................................................................................................. 49

Figure III. 1: Architecture de lE-UTRAN ........................................................................................................... 50

Figure III. 2: Architecture de lEPC .................................................................................................................... 51

10 PFE2014- INPT

Figure III. 3: OFDM/OFDMA ............................................................................................................................. 53

Figure III. 4: Comparaison entre lOFMDA et la SC-FDMA ............................................................................... 54

Figure III. 5: Architecture en couches de linterface radio ................................................................................ 54

Figure III. 6: Structure de la trame FDD ............................................................................................................ 55

Figure III. 7: Structure du bloc de ressource ..................................................................................................... 55

Figure III. 8: prfixe cyclique ............................................................................................................................. 56

Figure III. 9: Cell-Specific RS Mapping selon diffrentes configurations MIMO ............................................... 57

Figure III. 10: Position du signal de rfrence .................................................................................................. 58

Figure III. 11: ICIC ............................................................................................................................................. 59

Figure III. 12: Processus de la planification LTE ................................................................................................ 60

Figure III. 13 : Les sites 3G existants de la rgion cible .................................................................................... 61

Figure III. 14: Processus de dimensionnement de couverture .......................................................................... 62

Figure III. 15: Paramtres requis pour le dimensionnement ............................................................................ 62

Figure III. 16: Calcul du PathLoss et du rayon de couverture ........................................................................... 63

Figure III. 17: Calcul du nombre de sites ncessaire ......................................................................................... 63

Figure III. 18 : Calcul du dbit moyen estim ................................................................................................... 64

Figure 2: Mapping entre les canaux logiques, physiques et de transport. ...................................................... 68

Figure 3: Linterface de lAssistant ................................................................................................................... 69

Figure 4: Linterface de Mapinfo ...................................................................................................................... 69

Figure 5: Linterface de Nastar GSM ................................................................................................................ 70

Figure 6: Linterface de lU-NET ....................................................................................................................... 70

Figure 7: Linterface du CME ............................................................................................................................ 71

Figure 8: Interface du Offline LMT ................................................................................................................... 71

Figure 9: Bandes de frquences pour le mode FDD ........................................................................................ 72

Figure 10: Bandes de frquences pour le mode TDD ...................................................................................... 72

Figure 11: Association entre les diffrents canaux de la voie montante ......................................................... 74

Figure 12 : Association entre les diffrents canaux de la voie montante ........................................................ 74

Liste des tableaux

Tableau II. 1 : Utilit des codes OVSF et codes de brouillage .......................................................................... 23

Tableau II. 2: Statistiques du LC ....................................................................................................................... 35

Tableau II. 3 : Statistiques du SC ...................................................................................................................... 42

Tableau 1: Les canaux logiques de LTE ............................................................................................................ 73

Tableau 2 : Les canaux de transport de LTE ..................................................................................................... 73

Tableau 3: Canaux physiques pour la voie montante ...................................................................................... 74

Tableau 4: Canaux physiques pour la voie descendante ................................................................................. 74

11 PFE2014- INPT

Abrviations

-A-

AMC : Adaptative Modulation and Coding

AMR : Adaptive Multi-Rate Speech Codec

ANR : Automatic Neighbour Relation

-B-

BMC: Broadcast Multicast Control

-C-

CAC: Call Admission Control

CDMA: Code Division Multiple Access

CE: Channel Element

CP: Cyclic prefix

CQI: Channel Quality Indicator

CRS: Cell-Specific Reference Signal

-D-

DRNC : Drift RNC

DT: Drive Test

-E-

Ec/Io: Chip energy over noise power spectral

density

EPF: Enhanced Proportional Fair

EPC : Evolved Packet Core

EPS: Evolved Packet System

E-UTRAN : Evolved Universal Terrestrial Radio

Access Network

-F-

FDD: Frequency Division Duplex

-H-

H-ARQ: Hybrid Automatic Repeat request

HSDPA: High Speed Downlink Packet Access

HSS : Home Subscriber Server

-I-

IAC:Intelligent Access Control

ICIC : Inter-Cell Interference Control

-L-

LDB: Load Balancing

LDR: Load Reshuffling

LTE: Long Term Evolution

-M-

MAC: Medium Access Control

MCW : Multi CodeWord

MIMO : Multiple Input Multiple

MLB : Mobility Load Balancing

MME :Mobility Management Entity

MRO : Mobility Robust Optimization

-O-

OFDM :Orthogonal Frequency Division

Multiplexing

OLC: Overload Control

OVSF : Orthogonal Variable Spreading Factor

12 PFE2014- INPT

-P-

PAPR: Peak-to-Average Power Ratio

PCI : Physical Cell Identifier

PCRF : Policy & Charging Rules Function

PDCP: Packet Data Convergence Protocol

PF: Proportional Fair

PGW : Packet Data Network Gateway

PSC: Primary Scrambling Code

PUC: Potential User Control

-R-

RAB: Radio Access Bearer

RLC: Radio Link Control

RNC : Radio Network Controller

RR: Round Robin

RRC: Radio Resource Control

RSCP: Recieved Signal Code Power

-S-

SC-FDMA: Single-Carrier Frequency Division

Multiple Access

SFBC : Space Frequency Block Coding

SON: Self Organizing Networks

SRNC : Serving RNC

-T-

TDD :Time Division Duplex

TA: Tracking Area

-U-

UE: User Equipment

UMTS-Universal Mobile Telecommunication

System

URA: UTRAN Routing Area

-V-

VP: Video Phone

13 PFE2014- INPT

Introduction gnrale

La demande croissante des utilisateurs en termes de services et de qualit de service a pilot, dans

les dernires annes, lvolution des systmes de communications mobiles, permettant

daugmenter leur capacit et de dvelopper leurs fonctionnalits.

Les rseaux classiques comme le GSM ont connu plusieurs limitations notamment en termes de

gestion des ressources et de dbit offert. Afin de remdier cela, on a vu lintroduction des

systmes 3G tels que lUMTS et le HSDPA.

Au Maroc, les rseaux de 3me gnration sapprochent actuellement des seuils de saturation, du

fait de la demande croissante en terme de dbit de donnes. Do la ncessit dintroduire une

nouvelle technologie, qui est la LTE et qui prsente plusieurs aspects avantageuses permettant

datteindre jusqu 150 Mbps de dbit.

Pour cela, loprateur client a choisi dimplmenter LTE dans les sites 3G Single RAN qui

supportent cette technologie. De ce fait, le rseau 3G doit tre compltement optimis, comme

prrequis de ce dploiement.

Cest dans ce contexte que sinscrit le sujet de mon projet de fin dtudes, qui consiste optimiser

un rseau 3G et prparer lintroduction de LTE travers la planification dune rgion du

Royaume.

Le prsent rapport constitue une synthse de ce quon a ralis durant ce projet de fin dtudes. Il

est organis en trois parties :

Dans la premire partie on prsente le contexte gnral et le sujet du stage, en explicitant

le plan du travail.

La deuxime partie sera scinde en deux chapitres. Dans le premier on introduit la

technologie UMTS, alors que dans le deuxime on prsente les concepts gnraux de

loptimisation radio ainsi que les tches effectues au cours du stage, notamment

concernant loptimisation du rseau 3G.

Dans la troisime partie, on introduit la technologie LTE et son processus de planification,

ainsi que le travail de planification effectu pour la rgion concerne.

Enfin, on a retenu dans une conclusion gnrale les grandes lignes de ce qui mrite une attention

toute particulire de la part des lecteurs.

NB : Par souci de confidentialit, les noms des villes, des sites ainsi que le nom de loprateur

client sont omis.

14 PFE2014- INPT

Chapitre I : Prsentation du sujet PFE

1. Prsentation de Huawei Technologies

Huawei Technologies Co. Ltd. (, Huwei Jshu Yuxin Gngs) est une

entreprise chinoise fonde en 1988. Le sige social se trouve Shenzhen en Chine. Cest l'un des

fournisseurs mondiaux leaders de solutions TIC. Huawei sengage crer de la valeur maximale

pour les oprateurs tlcoms, les entreprises et les consommateurs en fournissant des solutions

et services TIC comptitifs. Ses produits et solutions sont dploys dans plus de 170 pays et

rgions, au service de plus d'un tiers de la population mondiale.

Huawei Maroc est leader dans le march marocain des tlcommunications, grce une troite

collaboration avec les principaux oprateurs marocains, savoir Maroc- Tlcom, Meditel et Inwi,

par la ralisation de projets innovants comme la technologie Single RAN , lADSL haut dbit, la

Tlvision sur internet (IPTV), la tlphonie mobile 3me Gnration, services aux entreprises,

plus dautres services valeur ajoute (VAS). Sa vision est denrichir la vie travers la

communication : To Enrich Life Through Communication

Huawei propose une large gamme de produits, parmi lesquels on trouve:

Rseaux tlcoms :

- Rseaux d'accs: SingleRAN, GSM, WCDMA, LTE...

- Rseau transmission: FTTx, DSL, WDM/OTN, MSTP, Microwave...

- Rseau coeur: IMS, Mobile Softswitch, NGN, Packet Core, Cloud...

- Application et logiciels, solutions sites...

Services globaux :

- Intgration de systmes: Intgration de rseau mobile, Intgration de rseau fixe, Data

center, solution site ;

- Assurance : services de gestion, amlioration dexprience, scurit du rseau ;

- Formation : transfert de connaissances, certifications Huawei.

Matriel :

- Les appareils mobiles haut dbit ;

- Les combins: UMTS, GSM ;

- Les dispositifs de convergence: terminaux fixes/sans fil, passerelles sans fil... ;

- Solutions vido: la tl-prsence, visioconfrence...

15 PFE2014- INPT

2. Contexte du stage

Ce projet de fin dtudes sest droul au sein du dpartement RNPO (Radio Network Planning and

Optimization) de Huawei, qui a pour mission de faire la planification, loptimisation et le suivi du

rseau radio dans le but damliorer et de maintenir une bonne qualit de service pour les

oprateurs clients. Il sinscrit dans le projet Multi-Vendor, notamment dans le cadre du

dploiement de la technologie Single RAN de Huawei.

Le projet Multi-Vendor

Ce projet consiste regrouper diffrents constructeurs dans une seule quipe. Cela est

principalement d au fait que le rseau de loprateur client regroupe plusieurs quipementiers,

en loccurrence: Huawei, Ericsson, NSN et Motorola, travaillant en coopration dans le but

damliorer la qualit de service et de maintenir les KPIs dans les objectifs fixs par loprateur

client. Le concept Multivendor consiste regrouper des zones de plusieurs quipementiers en une

zone plus grande appele : zone Multivendor. Ce concept est repris par loprateur client qui a

propos le programme Huawei qui, dsormais, a pour mission de faire loptimisation de la zone

Multivendor. Afin de mener bien cette mission, une quipe multinationale et dune grande

expertise a t mobilise. Ce stage de fin dtudes sest droul au sein de lune des quipes de

Huawei, qui tait responsable de loptimisation dune rgion du Royaume.

La technologie Single RAN

Single RAN est un projet de Huawei, qui a pour objectif de permettre aux oprateurs de supporter

plusieurs standards de communications mobiles (2G/3G/4G) sur un seul rseau daccs. Cette

solution consiste transporter les trafics 2G/3G voix et donnes en utilisant le mode de

transmission IP pour sadapter la tendance actuelle des oprateurs vers tout IP. Les

changements majeurs sont surtout visibles au niveau du systme radio. En effet, le dploiement

de cette nouvelle solution revient mettre en place des MBTSs (Multi-mode BTS) qui remplacent

les BTSs et NodeBs et des MBSCs (Multi-mode BSC) qui remplacent les BSCs et les RNCs.

3. Plan du travail

Mon projet de fin dtudes sest droul en trois tapes principales, comme indiqu sur le

diagramme de GANTT de la figure I.1.

La premire phase tait consacre au travail sur loptimisation 2G, qui a commenc par une

documentation sur la technologie 2G de manire assimiler les principales techniques qui

caractrisent cette norme, ainsi que le processus de loptimisation 2G. Par la suite jai intgr une

quipe doptimisation et jai travaill sur plusieurs Drive Tests en effectuant le travail dun

ingnieur RNPO afin de participer loptimisation de la zone concerne.

Dans la deuxime phase du projet, jai travaill sur loptimisation du rseau 3G ce qui ma permis

dassimiler plusieurs concepts relatifs cette technologie et son processus doptimisation,

16 PFE2014- INPT

notamment les diffrents problmes qui surgissent dans les rseaux 2G/3G ainsi que les

diffrentes actions prendre pour rsoudre ces problmes.

La dernire tape tait consacre la technologie LTE, o jai pu acqurir plusieurs notions

relatives cette technologie. Je me suis galement initie au processus de planification des

rseaux LTE, et jai particip la planification LTE pour une rgion du Maroc.

Figure I. 1 : Diagramme de Gantt

Chapitre II : Optimisation Radio du rseau Single RAN (3G)

I : Prsentation de la norme UMTS

Introduction

17 PFE2014- INPT

LUMTS, Universal Mobile Telecommunications System, est un standard de tlcommunications dit

de 3me gnration. Il sagit du successeur de la norme GSM, Global System for mobile

communications, qui a marqu la transition des tlcommunications vers un systme entirement

numrique. GSM sest avr tre un systme parfait pour le service de la voix, cependant il

prsente un nombre de limitations en termes de gestion des ressources et de dbit offert pour les

services de donnes, malgr lintroduction du GPRS et de lEDGE, do la ncessit dune

technologie qui va rpondre aux exigences des utilisateurs en terme de services de donnes.

Dans ce chapitre, on va prsenter les principes de base de lUMTS, ainsi que les technologies

relatives ce standard.

Lintroduction de la 3G a apport plusieurs amliorations, notamment en termes defficacit

spectrale, de Handover et de QoS. De plus, ce standard permet la fois la tlphonie mobile et le

transport de donnes avec un dbit thorique arrivant 42Mbps avec le HSPA+. Lavnement de

la 3G a remdi la saturation des rseaux 2G existants et aux limitations du GPRS (General

Packet Radio Service) en introduisant de nouveaux services avec des fonctionnalits Multimdia.

1. Architecture

Figure II. 1: Architecture de lUMTS

Le rseau daccs : aussi appel UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network), se

charge de lacheminement des informations (trafic de donnes et trafic de signalisation) depuis

lutilisateur jusquau rseau cur. Il fournit lquipement usager les ressources radio et les

mcanismes ncessaires pour accder au cur du rseau.

Les principaux lments de lUTRAN sont :

La NodeB : cest la station de base. Elle fonctionne au niveau de la couche physique et effectue

les fonctions suivantes :

- La modulation radio frquence ;

18 PFE2014- INPT

- Ltalement de spectre ;

- Le contrle de puissance en boucle interne ;

- Ladaptation de dbit ;

- Le Combining (suivant le principe du rcepteur RAKE).

Le RNC (Radio Network Controller): est responsable du routage des communications entre le

NodeB et le rseau cur. Ses principales fonctions sont :

- Le contrle de puissance en boucle externe ;

- Le contrle du Handover ;

- Le contrle de ladmission des mobiles au rseau et la gestion de la charge ;

- Lallocation des codes CDMA ;

- La combinaison/distribution des signaux provenant ou allant vers diffrents NodeBs dans

une situation de macro diversit.

Il existe deux types de RNC :

SRNC : Serving RNC : gre la connexion un quipement utilisateur, et peut emprunter des

ressources radio d'une certaine cellule partir de la DRNC.

DRNC : Drift RNC : soutient la SRNC en fournissant des ressources radio, notamment dans le cas de

Soft Handover.

Un UE en communication est connect une seule SRNC, mais peut avoir 0 ou plusieurs DRNCs.

- Les interfaces de communication : lUTRAN comporte les interfaces suivantes :

- Uu : Interface entre un quipement usager et le rseau daccs UTRAN. Elle permet la

communication avec lUTRAN via la technologie CDMA.

- Iub : Interface qui permet la communication entre un NodeB et un contrleur radio RNC.

- Iur : Interface qui permet deux contrleurs radio RNC de communiquer.

- Iu : Interface entre le rseau daccs UTRAN et le rseau coeur de lUMTS. Elle permet au

contrleur radio RNC de communiquer avec le SGSN. Elle peut tre soit IuCS pour les

services commutation de circuit et IuPS pour les services commutation de paquets.

Le rseau cur : regroupe les fonctions permettant la gestion des appels, de la mobilit,

de la scurit et des communications avec les rseaux externes. Ce rseau cur est une volution

de ce qui existait dj pour le GPRS.

Architecture en couches :

Larchitecture en couche du rseau daccs est principalement compose de trois couches :

19 PFE2014- INPT

Couche 1 : cest la couche physique qui ralise les fonctions de codage, dcodage,

modulation et dentrelacement.

Couche 2 : Elle est divise en plusieurs sous couches :

- Medium Access Control (MAC) : se charge du multiplexage des donnes sur les canaux de

transport radio.

- Radio Link Control (RLC): permet la fiabilit du transport des donnes entre deux quipements

du rseau.

- Packet Data Convergence Protocol (PDCP): permet de compresser les donnes via des

algorithmes de compression.

- Broadcast Multicast Control (BMC) : assure les fonctions de diffusion de messages sur linterface

radio.

Couche 3: appele aussi Radio Resource Control (RRC), gre la signalisation entre le

rseau daccs UTRAN et lquipement usager lors de ltablissement ou de la libration de la

communication.

2. Bandes de frquences et mthodes daccs multiple

2.1. Bandes de frquences

LUMTS utilise deux modes de duplexage, savoir :

- FDD (Frequency Division Duplex): des frquences diffrentes sont alloues pour la voie

montante et la voie descendante.

- TDD (Time Division Duplex): la voie montante et la voie descendante sont spares par

lallocation de diffrents TimeSlot dans la mme bande de frquence.

Figure II. 2 : FDD/TDD

Selon le type de duplexage utilis, deux types dallocation de frquences sont dfinis, comme

montr dans la Figure I. 3.

20 PFE2014- INPT

Figure II. 3 : Allocation des frquences en UMTS

Dans le mode FDD, on a une largeur de bande de 2 x 60 MHz disponible, chaque frquence tant

de 5 Mhz, avec un cart duplexe de 190 Mhz. A chaque oprateur on alloue 3 frquences.

Dans le mode TDD, on a deux bandes de 20 MHz et 15 MHz respectivement, chaque porteuse est

de 5 Mhz de largeur de bande.

2.2 Mthodes daccs multiple

Les mthodes daccs multiples visent distinguer les informations des diffrents utilisateurs.

Contrairement GSM qui utilise la FDMA et TDMA, qui sparent les utilisateurs en termes de

temps et de frquence, lUMTS utilise une autre mthode daccs multiple qui est la CDMA.

Figure II. 4: mthodes daccs multiple

Cette technologie permet de transmettre les informations de plusieurs utilisateurs en mme

temps et sur la mme frquence, mais en utilisant des codes diffrents. En effet, chaque signal est

modul par un code dtalement. Ensuite, tous les signaux sont mlangs et transmis. A la

rception, ces signaux sont dmoduls par diffrents codes au niveau des diffrents rcepteurs.

Grce lorthogonalit des codes dtalement, seul le signal qui a t modul par le mme code

utilis par le rcepteur peut tre rcupr, ce qui est un avantage de la technologie CDMA.

2.3 Caractristiques des systmes CDMA

Dans un systme CDMA, l'interfrence mutuelle entre les utilisateurs ou les cellules est permise.

Ainsi, les cellules adjacentes peuvent tre distribues avec la mme frquence. Ce qui rsulte en

une haute efficacit spectrale et une large capacit. En plus de la scurit, puisque seuls les

utilisateurs qui utilisent le mme code d'talement que le signal sont capables de le dcoder.

21 PFE2014- INPT

Cependant, les systmes CDMA souffrent de l'auto-interfrence. En effet, la puissance de

transmission dun utilisateur est une interfrence pour un autre dans la mme cellule.

En plus, du fait que toutes les ressources sont partages par tous les utilisateurs, si certains

utilisateurs occupent plus de puissance, cela va diminuer la capacit du rseau, ce qui rend la

planification du rseau plus complexe.

3. Les canaux radio

Pour lUMTS, on distingue trois types de canaux, savoir les canaux physiques, logiques et de transport.

Les canaux physiques sont les conteneurs de linformation, tandis que les canaux logiques portent

une spcification du contenu global de linformation et les canaux de transport indiquent les

caractristiques de la transmission et sont utiliss pour multiplexer plusieurs services dun ou de

plusieurs utilisateurs.

Ces canaux sont prsents en dtails dans lannexe 1.

4. La chane de transmission

Le canal radio tant expos l'air, le signal est influenc par divers interfrences et plusieurs

phnomnes tels que lvanouissement, ce qui mne un taux derreur lev.

Pour rsoudre ces problmes, il est ncessaire de protger le signal travers une srie de

transformations, explicites dans la figure suivante :

Figure II. 5 : la chane de transmission

4.1 Le codage source

LUMTS utilise le codec AMR : Adaptive Multi-Rate Speech Codec, qui utilise ladaptation au canal

pour slectionner partir de 8 dbits binaires qui vont de 4,75 kbit/s 12,2 kbit/s

Ladaptation au canal indique que lorsque la charge de la cellule augmente, le systme diminuera

automatiquement le dbit du codec de manire soutenir plus d'abonns.

4.2 Le codage canal

Aprs le codage source vient le codage canal, utilis pour surmonter les effets des interfrences. A

travers cette technique, des bits de redondance sont ajouts linformation initiale, et sont

utiliss pour rcuprer linformation en cas derreur.

22 PFE2014- INPT

LUMTS utilise le codage convolutionel pour le service de la voix et les Turbo codes pour le service

paquets.

4.3 Lentrelacement

A ct du codage de canal, l'entrelacement est utilis contre leffet du fading, afin de garantir une

transmission fiable. Cette technique consiste changer la relation dadjacence entre les bits, de

manire disperser les erreurs qui surgissent cause de lvanouissement.

4.4 Ltalement & Scrambling

a) Bit / Symbole / Chip

Avant de prsenter les techniques dtalement et de brouillage, il est ncessaire dintroduire trois

termes trs importants, savoir le bit, le symbole et le chip, quon peut distinguer comme suit :

Bit : dsigne les donnes aprs le codage source;

Symbole: dsigne les donnes aprs le codage canal et lentrelacement;

Chip: dsigne les donnes aprs ltalement.

La figure suivante illustre mieux ces concepts.

Figure II. 6: Bit/ Symbole / Chip

Notons quaprs ltalement, le dbit chip devient constant et gal 3.84 Mcps.

b) Ltalement

Les codes utiliss pour ltalement sont des codes orthogonaux appels OVSF : Orthogonal

Variable Spreading Factor, gnrs par la matrice de Walsh.

Ces codes sont dfinis comme: Cch SF, k, o SF est le facteur dtalement du code et k est la

squence du code, avec 0kSF-1.

23 PFE2014- INPT

Figure II. 7 : Codes OVSF

En effet, on a SF=

. Du coup, les services qui exigent des dbits lev vont ncessiter des

codes plus courts, du fait que le dbit chip est constant.

c) Les codes de brouillage (Scrambling)

Il existe des millions de codes de brouillage disponibles pour la voie montante, alors que

seulement 512 codes sont dfinis pour la voie descendante.

A chaque cellule on alloue un et un seul code primaire dans le sens descendant, afin de permettre

aux stations mobiles didentifier les cellules.

d) Utilit des codes OVSF et code de brouillage

Codes OVSF Codes de brouillage

UL

Distinguer les diffrents services dun

utilisateur.

Distinguer les diffrents utilisateurs dune

cellule.

DL

Distinguer les diffrents utilisateurs dune

cellule.

Distinguer les diffrentes cellules.

Tableau II. 1 : Utilit des codes OVSF et codes de brouillage

5. Les principales techniques de lUMTS

5.1 Le contrle de puissance

Lun des problmes majeurs rencontrs dans lUMTS est leffet Near-Far. Il se produit lorsquun

appareil mobile met une puissance trop leve qui empche tous les autres appareils mobiles

du voisinage de recevoir. Do la ncessit dun systme de contrle de puissance. En UMTS, il

existe deux types de contrle de puissance :

24 PFE2014- INPT

Le contrle de puissance en boucle ouverte (open-loop-power control) : qui permet de dterminer

le niveau de puissance du signal transmettre avant dentrer en communication avec la station de

base. Il permet de compenser les vanouissements et les pertes de trajet.

Le contrle de puissance en boucle ferme (closed-loop-power control) : qui a lieu dans les deux

sens au cours d'une communication et qui comprend une boucle interne et une boucle externe :

- La boucle interne (INNER LOOP) :

Lorsque le mobile est en phase de transmission, sa puissance dmission est contrle par la

station de base avec laquelle il est en communication. Cette boucle de contrle de puissance est

trs rapide (une frquence F=1500Hz), elle se base sur le SIRcible (Rapport signal sur interfrence)

afin de dcider daugmenter ou de rduire la puissance.

- La boucle externe (OUTER LOOP) :

Cest la boucle qui fixe la valeur cible du SIRcible et la transmet la station de base pour les besoins

de lInner loop. Elle se base sur le BLERcible (Block Error Rate) pour cette fin. Cela se fait dans le

sens montant entre la NodeB et le RNC, et dans le sens descendant entre les couches L1 et L3 de

lUE.

5.2 Le Handover

Le Handover est un mcanisme qui a pour but principal de maintenir la communication lors du

mouvement de labonn, et ceci en la transfrant partir dune cellule une autre sans coupure.

a) Notion de voisinage et de lActive Set

On va prsenter quelques notions relatives au Handover, notamment utilises dans le processus

doptimisation.

- Voisinage : Il sagit de la liste des cellules voisines de la cellule laquelle lUE est connect, mise

jours par le RNC et configure au niveau de ce dernier. On la dsigne par CELL_INFO_LIST.

- Active set : Ensemble des cellules qui sont en communication avec le mobile.

- Monitored Set : Ensemble des cellules surveilles : Ce sont des cellules qui ne figurent pas parmi

les cellules actives mais font partie de la liste de cellules voisines et susceptibles de rentrer dans

lActive Set.

- Detected Set : Ensemble des cellules dont les PSC (Primary Scrambling Codes) ont t dtects

sans quils figurent dans la liste des voisines.

b) Les types de Handover

LUMTS a introduit un nouveau type de Handover qui nexistait pas dans les systmes prcdent,

savoir le Soft Handover. Ainsi, on distingue les types de Handover suivants :

- Le Soft Handover : dans lequel lquipement mobile est reli simultanment plusieurs NodeBs.

Dans ce type de Handover, au moins un lien radio est activ et il ny a aucune interruption dans le

flux de donnes pendant la procdure du Handover. LUE peut recevoir des signaux de deux ou

plusieurs stations de base en mme temps.

25 PFE2014- INPT

Un cas particulier du Soft Handover est le Softer Handover, dans lequel lUE communique avec

une cellule travers plusieurs liens radio de la mme NodeB.

- Le Hard Handover : La procdure du hard Handover implique la suppression de la connexion

avec lancienne cellule avant ltablissement de la connexion avec la nouvelle cellule.

Ce type de Handover a lieu entre des cellules intra-frquence qui appartiennent diffrentes

RNCs, entre lesquelles aucune interface Iur nest disponible et dans un Handover inter-frquences

ou bien inter-Systmes, comme le passage de lUMTS vers le GSM par exmple.

c) Les vnements du Handover

Le processus du Handover se fait sur trois tapes :

- Les mesures : elles incluent le contrle initi par la RNC pour indiquer lUE deffectuer

les mesures et lui envoyer des rapports qui incluent le niveau de couverture (RSCP) et

de qualit du signal (Ec/No) des cellules figurant dans lActive Set et ses voisines.

- La dcision : est base sur les mesures de lUE. Le RNC vrifie si les conditions du

Handover sont vrifies, et dcide sil faut effectuer le Handover.

- Lexcution : lorsque le RNC dcide de la ncessit du Handover, on passe lexcution,

qui inclut le processus de signalisation et la mise jour des paramtres.

Il existe plusieurs vnements relatifs chaque type de Handover, et qui sont dclenchs selon

des critres prcis, se basant principalement sur le RSCP et le Ec/No. On va en prsenter les plus

importants.

Pour le Handover intra-frquences on distingue les vnements suivants:

1A: Ajout dun lien radio dans lActive Set;

1B: Suppression dun lien radio de lActive Set;

1C: Changement dune cellule dans lActive Set par une autre cellule voisine;

1D: Changement de la meilleure serveuse.

Pour le Handover inter-frquences on distingue les vnements suivants:

2B: Hard Handover Inter-frquence bas sur la couverture;

2C: Hard Handover Inter-frquence non bas sur la couverture, c'est--dire d la

charge et au trafic;

2D, 2F: pour initier et arrter le mode compress.

En effet, le mode compress est un mcanisme par lequel certaines priodes d'inactivit sont

cres dans des trames radio au cours desquelles l'UE peut effectuer des mesures sur d'autres

frquences.

26 PFE2014- INPT

5.3 La slection et la re-slection des cellules

Dans cette section, on va prsenter le processus de slection et de re-slection des cellules, mais

avant cela, on va introduire les diffrents tats dans lesquels se trouve le mobile.

a) Les tats du mobile dans une cellule

On peut distinguer deux modes du mobile, savoir le mode IDLE et le mode CONNECTED. Pour le

mode IDLE, il correspond au cas des mobiles non connects. Dans ce cas, les mobiles sont

uniquement relis au rseau cur pour recevoir les informations systme. Le passage vers mode

CONNECTED caractrise principalement par ltablissement dune connexion RRC, et permet

dtre connu du rseau daccs et dobtenir des ressources radio pour pouvoir envoyer la

signalisation et/ou le trafic.

On distingue 4 tats du mobile en mode CONNECTED :

- CELL_DCH : Dans cet tat, le mobile est localis la cellule prs, des canaux de transport

ddis lui sont attribus.

- CELL_PCH : Dans cet tat aucune ressource ddie nest attribue au mobile. Cet tat est

assez similaire au mode IDLE sauf que le mobile doit signaler au rseau tout changement

de cellule ( travers la procdure CELL_UPDATE).

- CELL_FACH : Le mobile peut communiquer avec le rseau via les canaux RACH et FACH.

Tout changement de cellule doit tre signal au rseau.

- URA_PCH : Ce mode sapparente au cas CELL_PCH la diffrence que le mobile se doit de

renseigner le rseau sur sa mobilit non pas chaque nouvelle cellule mais chaque

changement de zone URA (UTRAN Routing Area).

b) La slection

Pour pouvoir sattacher au rseau, le mobile doit slectionner la meilleure cellule dans la zone o

il a t dtect. En effet, il doit commencer par rechercher les cellules en scannant toute les

porteuses, sil na pas pralablement des informations sur la frquence utilise, ensuite, il va se

caler sur la meilleure cellule dtecte qui vrifie les critres de slection.

c) La re-slection

Le mcanisme de re-slection permet de grer la mobilit de lUE en IDLE mode. Lorsque les

critres de re-slection sont vrifis, le mobile commence faire les mesures sur les cellules

voisines et fait la comparaison avec la cellule courante, et en slectionne la meilleure selon

lalgorithme de la re-slection.

5.4 Les mcanismes de contrle de charge

Le mcanisme de contrle de la charge est lun des plus importantes techniques de lUMTS. Cela

est d principalement la diffrence entre les dbits requis pour les diffrents services, ce qui

entrane une fluctuation de la charge. Il vise viter la congestion du rseau et le garder dans un

tat stable. Plusieurs algorithmes de contrle daccs et de charge existent selon la phase o se

trouve lUE.

27 PFE2014- INPT

Avant laccs de lUE : Potential User Control (PUC) ;

Durant laccs de lUE : Intelligent Access Control (IAC) et Call Admission Control (CAC) ;

Aprs laccs du UE: Load Balancing (LDB), Load Reshuffling (LDR) et Overload Control

(OLC).

Figure II. 8: Algorithmes du Load Control dans les diffrentes phases daccs du UE

Potential User Control (PUC)

La fonction du PUC est de balancer la charge potentielle du trafic entre les cellules. Le RNC utilise

le PUC pour modifier les paramtres de slection et reslection des cellules et les diffuse travers

les informations systme.

Intelligent Access Control (IAC)

Le but du IAC est daugmenter le taux de succs daccs, notamment travers la premption, et le

DRD (Directed Retry Decision).

Call Admission Control (CAC)

La fonction du CAC est de dcider d'accepter les demandes l'accs, de la reconfiguration et du

Handover, en fonction de la disponibilit des ressources de la cellule.

Load Balancing (LDB)

Le but du LDB est de balancer la charge de la cellule avec les cellules voisines pour une meilleure

utilisation des ressources.

Load Reshuffling (LDR)

La fonction du LDR est de rduire la charge, lorsque les ressources de la cellule atteignent un

certain seuil dalarme dtermin. Son but est daugmenter le taux de succs daccs en activant les

actions suivantes:

Load handover inter-frquences;

Code reshuffling;

Rduction du taux de service des BE (best effort) ;

Rduction du taux AMR du service voix ;

CS /PS inter-RAT load handover.

Overload Control (OLC)

La fonction du OLC est de rduire rapidement la charge lorsquune cellule est surcharge. Le but

de cet algorithme est dassurer la stabilit du systme et de garantir la QoS pour la majorit des

UEs.

28 PFE2014- INPT

Ces diffrents algorithmes impliquent plusieurs types de ressources, comme prcis dans la figure

suivante :

Figure II. 9 : Les ressources utilises par les diffrents algorithmes du load control

6. HSDPA

Le HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) est une technologie dveloppe pour la

tlphonie mobile, dnote 3.5G ou 3G+. Le HSDPA se base sur la technologie de transmission

WCDMA (Wideband-Code Division Multiple Access) et se caractrise par des performances

beaucoup plus avantageuses que la release R99 de lUMTS, permettant d'atteindre des dbits de

tlchargement de l'ordre de 14,4Mbit/s.

Le HSDPA est caractris par l'introduction du nouveau canal partag qui est le HS-DSCH (High

Speed Downlink Shared Channel), et d'un ensemble de proprits dont la combinaison permet

d'augmenter la capacit et le dbit du rseau, et de rduire le TTI (intervalle de temps de

transmission) qui est devenu de 2 ms, ce qui diminue le temps aller-retour RTT (Round Trip Time).

On distingue trois techniques fondamentales de lHSDPA, que l'on rsume par les points suivants:

La technique de modulation et de codage adaptatifs AMC (Adaptative Modulation and

Coding): choisis selon la qualit du canal, notamment indique par le CQI (Channel Quality

Indicator). Lorsque les conditions du canal sont bonnes, on peut choisir un taux de codage et un

schma de codage levs et vice-versa. Aussi, on a lutilisation du 16 QAM pour la modulation

au lieu de QPSK utilis dans la R99. Ce qui permet de supporter des dbits plus levs.

La mthode de retransmission hybride rapide H-ARQ (Hybrid Automatic Repeat request) : en

effet, dans le schma conventionnel de lARQ, les blocs de donnes reus qui nont pas pu tre

correctement dcods sont ignors et les blocs retransmis sont sparment dcods. dans le

cas de lHARQ avec le soft combining, les blocks de donnes reus nayant pas pu tre

correctement dcods sont gards dans un buffer et sont combins avec les donnes

retransmises aprs. Le dcodage est appliqu par la suite au signal combin.

Les algorithmes d'ordonnancement rapide de paquets (Fast Packet Scheduling) : Le but

principal de lordonnancement rapide est de dterminer quel utilisateur il convient de

transmettre dans un intervalle de temps donn, dans le but daugmenter le dbit et doptimiser

lutilisation des ressources. Lordonnancement pour HSDPA est dit rapide d au fait que,

29 PFE2014- INPT

compar avec les spcifications du Release 99, lordonnancement est dplac du RNC au NodeB

pour rduire les dlais. Pour cela, quatre algorithmes sont dfinis :

Round Robin (RR): les ressources radio sont alloues aux liens de communication dans un

ordre squentiel, sans prendre en considration les conditions du canal radio pour

chaque utilisateur.

Max C/I: afin dobtenir un dbit maximal, les ressources radio doivent tre de plus en plus

allous aux liens ayant les meilleurs conditions de canal.

Proportional Fair (PF): cet algorithme alloue les canaux aux utilisateurs ayant relativement

la meilleure qualit de canal.

Enhanced Proportional Fair (EPF): On alloue le canal lutilisateur en fonction de la

meilleure qualit de canal et des requis des utilisateurs en terme de dbit garanti.

Avec lavnement de la technologie HSDPA, trois nouveaux canaux ont t introduit, savoir: le

HS-DSCH, le HS-SCCH et le canal physique HS-DPCCH. Le HS-DSCH (High Speed Downlink Shared

CHannel) est un canal partag qui transporte les donnes des utilisateurs sur le lien descendant,

avec un dbit pic allant jusqu des 14.4 Mbps. Le canal HS-SCCH (High Speed Shared Control

CHannel) prend en charge les informations de contrle ncessaires de la couche physique afin de

permettre le dcodage des donnes sur le canal HS-DSCH. Enfin, le canal HS-DPCCH (High Speed

Downlink Dedicated Physical Control CHannel) transporte l'information de contrle ncessaire sur

le lien montant, notamment les acquittements ACK/ NACK ainsi que l'information sur la qualit du

lien radio.

Conclusion

Dans cette partie, on a prsent le standard UMTS et les principales technologies qui le

caractrisent. Dans le chapitre suivant, on va introduire le processus de loptimisation radio ainsi

quune tude de cas travers loptimisation dune plaque 3G.

II : Optimisation du rseau WCDMA

Introduction

L'optimisation du rseau radio dsigne lamlioration de la performance du rseau daccs en

utilisant les ressources existantes. Cest un processus qui se fait travers les tapes suivantes :

Collecte et vrification des donnes : via les Drive Test (DT), les statistiques de trafic et les

informations dalarmes de lOMC (Operation and Maintenance Center), ainsi que les

plaintes des clients ;

Analyse des donnes : laide de logiciels spcifiques et en comparant les KPIs avec les

seuils fixs par loprateur;

Ajustement des paramtres et du matriel ;

30 PFE2014- INPT

Confirmation des rsultats de l'optimisation et prparation des rapports.

Le but tant d'augmenter l'utilisation des ressources du rseau, de rsoudre les problmes

existants ou potentiels et ventuellement de proposer des solutions pour amliorer les

performances du rseau.

Le processus de loptimisation radio peut tre rsum dans la figure ci-dessous :

Figure II.10 : Le processus de loptimisation

II.1. Concepts gnraux de loptimisation radio

1. Le Drive Test (DT)

Le Drive Test est une partie essentielle de la phase danalyse des donnes pour loptimisation de la

rgion tudie, que ce soit pour les rseaux 2G ou 3G, et prsente un moyen efficace pour suivre

de prs ltat actuel et la performance du rseau. Il consiste faire la collecte sur terrain des

donnes relatives la rgion concerne en faisant le parcours en voiture.

Pour effectuer un DT, on a besoin d'un portatif avec un logiciel spcifique (GENEX Probe par

exemple) pour enregistrer les mesures, un GPS pour dterminer la position gographique de

chaque point de mesure et un mobile trace (ou plusieurs, selon les types de tests quon veut

effectuer).

A partir du DT on obtient des fichiers spciaux appels Logfiles, contenant toutes les mesures

relatives la couverture et la qualit de la rgion o on a effectu le test, et qui sont utiliss aprs

pour l'analyse.

31 PFE2014- INPT

Le DT est ralis pour deux fins, soit pour un SSV ou bien un cluster DT, selon ce quon vise

tester.

SSV (Single Site Verification)

Le SSV est l'une des tapes qui devrait tre ralise avant d'utiliser un site. Il vise vrifier que le

site est dans un tat normal, en vrifiant les fonctions basiques de chaque cellule (telles que la

frquence, le PSC : Primary Scrambling Code, le LAC : Location Area Code, les coordonnes

Lat/Long, Lazimut..), et valuer les performances relatives chaque site indpendamment des

autres.

Deux types de tests sont effectus pour le SSV, savoir :

Test statique: on se place devant un secteur et on commence effectuer des appels et des

tlchargements afin de tester la couverture et laccessibilit du rseau;

Test mobile: consiste en un tour ralis autour des sites pour tester la mobilit.

Cluster DT

Pour le cluster DT, cest un DT que lon fait rgulirement pour surveiller ltat du rseau et

dtecter les ventuels problmes afin de prendre les actions ncessaires. Il a une dure denviron

quatre heures et sert superviser et optimiser les performances dun cluster comportant un

nombre de sites. Le drive test consiste parcourir tout le cluster en effectuant les mesures

requises pour chaque type de rseau.

La ralisation d'un Drive Test reste toujours la meilleure manire pour localiser et analyser les

problmes gographiquement. Tandis que les statistiques donnent une ide sur le vrai

comportement des utilisateurs indpendamment de leurs endroits, les Drive Test et Walk Test

apportent une simulation de la perception relle du rseau par un utilisateur durant un appel.

2. Les indicateurs de performance (KPI : Key Performance Indicators)

Il existe plusieurs statistiques indiquant le comportement du rseau (nombre de tentatives

dappel, checs & succs dappel et de Handover, etc.) collects partir de lOMC sous format de

compteurs. Afin de faciliter linterprtation du comportement du rseau, un ensemble de

donnes rapportant la performance, dits indicateurs cls de performance (KPIs), sont dfinis

partir des formules qui utilisent ces compteurs.

Les KPIs donnent des informations pertinentes sur ltat du rseau. Leurs formules diffrent dun

oprateur lautre. Ils peuvent tre obtenus partir du Drive Test ou bien des statistiques de

trafic de lOMC.

Dans cette partie on va prsenter les plus importants KPIs pour la WCDMA, quon peut diviser en

trois catgories : ceux relatifs laccessibilit du rseau, la continuit du service et la mobilit.

Laccessibilit

32 PFE2014- INPT

Pour valuer les problmes relatifs ltablissement dappel, on se rfre au CSSR (Call Setup

Success Rate) qui mesure le taux de succs dtablissement des appels CS ou PS. Sa formule

gnrale est la suivante :

La continuit et le maintien de la connexion

Le taux de coupures ou Call Drop Rate (CDR) sert mesurer le taux de perte de connexion et les

problmes de coupure. Le cadre de mesure de ce KPI est au niveau du RNC laide de la formule:

La mobilit

Pour tester la continuit du service, on se rfre aux KPIs relatifs aux diffrents types Handover,

notamment le SHO et SofterHO ainsi que le HHO et le InterRatHO dont les formules sont:

3. Les problmes courants

Afin de dtecter les problmes RF rencontrs dans les rseaux 3G, il est ncessaire danalyser le

niveau de couverture RSCP (Received Signal Strength Power) et de lEc/No relatifs au signal pilote,

quon obtient aprs avoir effectu un parcours DT dans la zone concerne, et les diffrent

vnements anormaux tels que les coupures dappels et les checs, ainsi que la distribution de

lHSDPA.

Plusieurs problmes causent la dgradation des performances du rseau, qui peuvent tre lis

une faible couverture, un problme de Handover ou au problme de pilot pollution, etc. Dans

cette partie on va essayer de prsenter quelques exemples de problmes rencontrs.

- La faible couverture: peut tre le rsultat dun obstacle, ou de labsence dune cellule dominante

ou bien dun vide entre les bords des cellules, ce qui ncessite gnralement limplmentation

dun nouveau site si lon se trouve dans un milieu dense, ou bien laugmentation de la puissance

du pilote dune cellule proche lorsquon est dans un milieu moins dense, de peur de causer les

interfrence dautres cellules.

33 PFE2014- INPT

- LOvershooting: qui est le rsultat dune inclinaison inapproprie de lantenne, ce qui cause des

interfrences et ventuellement la diminution de la capacit du rseau;

- Les relations de voisinages manquantes ou les fausses dfinitions externes des cellules voisines

entranent des problmes lis au Handover et ventuellement des coupures dappels. Pour cela, il

est ncessaire deffectuer des Audits de voisinage pour vrifier les relations de voisinage, et

sassurer que les dfinitions externes des cellules appartenant dautres RNCs ou dautres

rseaux sont correctes.

- Le pilot pollution, quant lui, arrive lorsquun nombre excessif de pilotes forts existe dans un

point sans quun pilote ne soit assez fort pour tre principal. Ce qui entrane une dgradation de

lEc/No. Cela arrive si les conditions suivantes sont remplies:

Le nombre de pilotes vrifiant CPICH_RSCP> -100dBm est plus de 4 (taille de lActive Set +1);

(1er CPICH_RSCP- 4me CPICH_RSCP)

34 PFE2014- INPT

- Le taux du Soft Handover (SHO factor) : doit tre entre 30% et 40% ;

- Le taux de pilot pollution ne doit pas dpasser 2% ;

- Finalement, on doit avoir une bonne distribution du HSDPA.

2. Exemple de Cluster DT

Deux types de tests sont effectus pour le cluster DT, savoir le test Long Call et le test Short Call.

Le premier consiste effectuer des appels dune dure relativement longue. Le but tant

principalement de vrifier la mobilit et la continuit des services, alors que le deuxime consiste

effectuer des appels courts (dune dure denviron 3min), dans lobjectif de vrifier laccessibilit

du rseau. Lanalyse des Logfiles obtenus durant le Drive Test se fait laide du logiciel GENEX

Assistant de Huawei (voir Annexe 2), et en se rfrant aux diffrents fichiers de configurations,

dalarmes et de KPIs obtenus travers lOMC.

2.1 Parcours du DT

Le parcours du drive test est dfini en accord avec loprateur client. Cest un parcours dtaill qui

inclut plusieurs de sites, comme illustr dans la figure suivante.

Figure II. 10: Parcours du DT

2.2 Test Long Call

1. Les KPIs

Dans un premier temps, on vrifie les statistiques du Long Call, notamment travers les rapports

gnrs par loutil GENEX Assistant, et ce afin de sassurer quils restent dans les objectifs fixs par

loprateur.

Nom Valeur

Taux de succs dtablissement dappel (AMR)(%) 100.00%( 60 / (60+0))

Taux de coupures dappel (AMR) 1.67 %( 1 / 60)

35 PFE2014- INPT

Nombre de coupures dappel (AMR) 1

Nombre dchecs dtablissement dappel (AMR) 0.00

Taux de succs du Soft Handover R99 (%) 100.00%( 1537 / (1537 + 0))

Moyenne de retard dtablissement (AMR) (s) 4394.90ms( 263694 / 60)

Taux de Pilot Pollution (%) 1.60%( 162 / 10094)

Tableau II. 2: Statistiques du LC

On constate que les statistiques restent dans les objectifs.

2. Le niveau de couverture (RSCP)

Maintenant on passe la vrification du niveau de la couverture, en vrifiant les statistiques du

RSCP et en analysant les diffrentes dgradations.

Figure II. 11: Statistiques de la couverture (RSCP)

Figure II. 12LC: Distribution de RSCP & dgradations

36 PFE2014- INPT

Daprs les statistiques on voit que la couverture Outdoor est bonne sur ce parcours (Echantillons

RSCP>= -85dbm est autour de 98.17%). On passe alors lanalyse des points de dgradations du

niveau de signal indiqus sur la figure II.13.

Zone 1 :

Figure II. 13LC: RSCP& Ec/Io de la zone 2

Causes : On constate un manque de cellule dominante dans la rgion, cause du vide entre tous

les secteurs, chose qui a caus une dgradation de la couverture et de lEc/No.

Actions proposes : pour rgler ce problme, un nouveau site est ncessaire pour amliorer la

couverture dans cette rgion. Sa position correspond aux coordonnes du point indiqu sur la

figure II.14. On prpare les paramtres de planification du site (PSC, Cell ID, coordonnes Lat/Long,

Azimut..) et on les fournit lquipe de dploiement.

Zone 2 :

Figure II. 14LC: RSCP de la zone 3

Causes : La principale cause de cette dgradation est le pilot Pollution, car un site figurant dans le

Detected Set est Overshooting. On constate aussi un retard du Handover cause des alarmes dont

souffrent les cellules cibles.

37 PFE2014- INPT

Actions proposes : le RET du site qui cause lOvershooting doit tre normalis, notamment

travers un downtilt. Les alarmes doivent tre rgles au niveau du centre de maintenance. On

propose comme action temporaire dacclrer le Handover vers une autre cellule qui a un meilleur

niveau de couverture et de qualit.

Zone 3 :

Figure II. 15LC: RSCP de la zone 4

Cause : On a une dgradation de la couverture due un manque de cellule dominante, ce qui a

caus un Handover vers GSM (CS-IRAT).

Actions proposes : Deux sites sont dj planifis dans la rgion comme indiqu dans la figure

II.16, mais ne sont pas encore on-Air.

3. Le niveau du Ec/Io

38 PFE2014- INPT

Figure II. 16LC: Statistiques de la qualit (Ec/No)

Figure II. 17 LC: Ec/Io

On constate que lEc/Io reste dans les objectifs (chantillons EC/Io >= -12 autour de 91.78%). On

passe lanalyse des zones de dgradations indiques sur la figure II.18.

Zone 1 :

Figure II. 18 LC: Ec/Io pour la zone 1

39 PFE2014- INPT

Cause : La cellule serveuse souffre de plusieurs alarmes, ce qui a caus la dgradation grave de

lEc/Io.

Action propose: On avise lquipe de maintenance de rgler ces alarmes.

Zone 2 :


Causes : le site B qui couvre cette rgion souffre dun problme Hardware, ce qui a dclench une

alarme de transmission sur ce site. Dautre part, la re-slection 2G 3G doit tre effectue vers le

Site C, vu que cest le site le plus proche, mais na pas eu lieu. Enfin, on a trouv que le RET nest

pas configur pour le site C.

Actions proposes : Lquipe de maintenance est avise pour rgler le problme des alarmes et de

configurer le RET pour le site C. Pour la re-slection 2G-3G, elle na pas eu lieu vers la cellule du

site C qui est plus proche cause de labsence de relation de voisinage entre la cellule 3G du site C

et la cellule 2G laquelle le mobile tait connect aprs le Handover vers 2G. Donc on a ajout

cette relation de voisinage. Enfin, Le mode compress a t dclench dans le site A alors que les

conditions radio du rseau taient acceptables. Donc on a modifi les paramtres relatifs la re-

slection 2G -> 3G.

Zone 3 : Dj traite dans la zone 3 de dgradation de la couverture, les mmes causes et

les mmes actions proposer.

Zone 4 :

40 PFE2014- INPT

Figure II. 20 LC: Ec/Io et obstacle pour la zone 4

Causes : La cellule du Monitored Set souffre de plusieurs alarmes. En plus, le RET nest pas

configur, ce qui a caus lOvershooting et par la suite le pilot pollution. De plus, travers GOOGLE

EARTH on a constat lexistence dun obstacle (le btiment dune banque) entre la cellule serveuse

et cette rgion.

Actions proposes: Lquipe de maintenance doit rgler les alarmes et de configurer le RET pour

les sites concerns.

Zone 5 :


Cause : La re-slection 2G->3G devait tre effectue vers la cellule 1, mais elle tait effectue vers

la cellule 2. Cela est d au manque de la relation de voisinage entre la cellule2G serveuse durant le

Handover et la cellule 1 (3G).

Actions proposes : On a ajout la relation de voisinage 2G-3G manquante.

Zone 6 :

41 PFE2014- INPT


Cause : Pilot pollution, d une cellule qui est Overshooting.

Actions proposes : On doit configurer le RET pour la cellule causant le Pilot pollution. De plus, un

nouveau site est dj propos mais nest pas encore dploy.

1. Le MOS

Figure II. 23 LC: Distribution du MOS

Les valeurs du MOS sont en gnral bonnes, du fait quon a une moyenne ~ 3.62.

3.3. Test Short Call

Le test Short Call consiste effectuer des appels courts dans le but de vrifier laccessibilit du

rseau.

1. Les KPIs

Comme pour le Long Call, la premire tape consiste vrifier les KPIs travers les statistiques du DT.

Nom Valeur

42 PFE2014- INPT

Taux de succs dtablissement dappel (AMR)(%) 100.00%( 60 / (60+0))

Taux de coupures dappel (AMR) 1.67 %( 1 / 60)

Nombre de coupures dappel (AMR) 1

Nombre dchecs dtablissement dappel (AMR) 0.00

Taux de succs du Soft Handover R99 (%) 100.00%( 1537 / (1537 + 0))

Moyenne de retard dtablissement (AMR) (s) 4394.90ms( 263694 / 60)

Taux de Pilot Pollution (%) 1.60%( 162 / 10094)

Tableau II. 3 : Statistiques du SC

2. Le niveau de couverture (RSCP)

De mme que pour le Long Call, on va commencer par la vrification du niveau de la couverture,

en vrifiant les statistiques du RSCP et en analysant les diffrentes dgradations constates.

Figure II. 24 SC: Statistiques de la couverture (RSCP)

Figure II. 25 SC: Distribution du RSCP & dgradations

Zone 1 :

43 PFE2014- INPT

Figure II. 26 SC: RSCP de la zone 1

Causes : Daprs les mesures fournies par le logiciel GENEX Assistant, on constate quune cellule

figurant dans le Detected Set a un trs bon niveau de RSCP et de Ec/Io, mais le Handover na pas

t effectu vers cette cellule. Cela est d principalement un problme de voisinage. Le nombre

de voisins de la cellule serveuse a dj atteint la valeur maximale possible (qui est 32), du coup il

tait impossible dajouter cette cellule comme voisine.

Actions proposes : Pour remdier ce problme on a fait un Neighbour Audit, qui vise dtecter

et ajouter les relations de voisinage manquantes et enlever les voisins non ncessaires, tout en

vitant datteindre le nombre maximal de voisines.

Zone 2 :


Causes: on a une dgradation de couverture du fait que le test est effectu dans un tunnel dans ce

tronon.

Actions proposes: on propose linstallation dun rpteur pour renforcer la couverture indoor

dans ce tunnel.

44 PFE2014- INPT

3. Le Ec/No

Figure II. 28 SC: Distribution du RSCP & dgradations

Zone 1 :


Causes: chec du Handover cause dune fausse dfinition externe de la cellule voisine, ce qui fait

que la cellule ayant une Ec/No et une bonne couverture ne figure pas dans le Monitored Set

mme si elle est dfinie comme voisine.

Actions proposes: on a corrig les paramtres de voisinage, notamment ceux relatifs la

dfinition externe de la cellule.

Zone 2 : Dj analyse dans le Long Call.

Zone 3 :

45 PFE2014- INPT

Figure II. 30 SC: Ec/Io de la zone 3

Causes: Dgradation de la qualit due un retard du Handover. De plus, la cellule a une valeur

anormale du VSWR qui est de 2.5 alors quil ne doit pas dpasser 1.5.

Actions proposes: On acclre le Handover vers la cellule voisine ayant la meilleure qualit. Aussi,

on doit rgler les problmes du VSWR au niveau du centre de maintenance.

Zone 4 : dj traite dans zone de dgradation de la couverture 2.

3.4. HSDPA

Figure II. 31 HSDPA : Distribution du dbit servi et dgradations

On constate une mauvaise distribution du dbit servi HSDPA. On procde maintenant lanalyse

des points de dgradations majeures.

Zone 1 :

46 PFE2014- INPT

Figure II. 32 HSDPA : Zone 1

Cause : On constate quon a un bon niveau de signal est de qualit. Aprs avoir vrifi les KPIs on a

trouv que le test est effectu durant lheure de pointe de ce site (Busy Hour).

Action propose: Dans ce cas, aucune action nest proposer.

Zone 2 :


Causes : le site X souffre dun VSWR lev, et le site Y souffre dune alarme de transmission, ce qui

a caus une dgradation de lEc/No, et donc de lHSDPA dans cette zone.

Actions proposes : les alarmes doivent tre rgles par lquipe de maintenance. Un Site Audit

est aussi ncessaire pour le site X.

Zone 3 :

47 PFE2014- INPT


Causes : on a un retard dans lexcution de lvnement 1B. La cellule ayant le pire niveau de lEc/No na

pas quitt lActive Set.

Actions proposes : on a chang les paramtres relatifs lvnement 1B, notamment son seuil de

dclenchement, de manire le rendre plus facile.

3.5. Implmentation du plan daction et rsultats de loptimisation

Aprs avoir pris les actions ncessaires, on ralise un rapport du DT qui contient lanalyse des

causes des dgradations et les actions proposes quon livre au client.

Il existe deux manires de voir limpact des solutions proposes sur le rseau. Soit on effectue un

deuxime Drive Test dans le cluster concern pour vrifier lamlioration de ltat des zone

dgrades, soit on vrifie lvolution des KPIs aprs la mise en place des solutions. En gnral, les

solutions relatives au dploiement sont celles qui prennent le plus de temps, et les Drive Tests ne

sont pas frquemment effectus, vu le grand nombre des clusters. Dans notre cas aussi, puisquon

na pas encore effectu un autre DT sur ce cluster, on va se contenter de prsenter lvolution des

KPIs.

Le changement est visible sur un nombre de KPIs mais on va se contenter den prsenter deux,

savoir le taux de coupures et le taux de succs du Soft Handover.

On constate qu travers les actions prises on a pu diminuer considrablement les coupures

dappel, avec une diminution du taux de coupures par un facteur de 0.18%. Pour ce qui est du Soft

Handover, on a constat une amlioration de 1.23%, ce qui est une claire dmonstration de

lefficacit des actions quon a proposes.

48 PFE2014- INPT

Figure II. 35 : Evolution du taux de coupures et du taux de succs du SHO

3. Exemple de SSV

A travers le SSV de lUMTS, on vrifie si les paramtres radio du site sont bien dfinis. Ces

paramtres sont :

Lidentifiant du site (Site ID) ainsi que celui de la RNC qui le contrle (RNCID);

Les noms des cellules du site et leurs identifiants (CI);

Longitude / Latitude et lazimut du site ;

Le PSC, les frquences UL/DL, LAC, RAC ;

La puissance du CPICH et le nombre de CE (Channel Element) disponibles.

On va maintenant prsenter un exemple de SSV effectu pour un site X. On va tout dabord

vrifier les paramtres du site puis le niveau de couverture et de qualit.

On a trouv que les paramtres sont bien dfinis pour ce site. Dans le cas contraire il faut revoir

les paramtres planifis du site.

49 PFE2014- INPT

Figure II. 36 : SSV

Ensuite, on vrifie si on a un Cross Feeder (dtect partir de la distribution de PSC), le Handover

inter et intra site et le dbit moyen offert par chaque secteur.

On constate daprs la distribution des PSC que chaque cellule couvre dans sa zone de

rayonnement, donc on na pas de Cross Feeder.

Il faut aussi vrifier la couverture du site. On constate quon a un bon niveau de couverture, vu

quon a un RSCP suprieur -85 dBm le long du parcours. Puis on vrifie la distribution de lEc/Io le

long du parcours du SSV, qui est aussi bonne.

Conclusion

Cette partie tant acheve, on y a prsent le processus de loptimisation radio ainsi que les

diffrents problmes qui causent les dgradations de la couverture et de la qualit du rseau,

notamment dtects travers les diffrents cas quon a rencontrs durant le stage.

50 PFE2014- INPT

Chapitre III : La Planification LTE

I. Prsentation de la norme LTE

Introduction

Malgr son volution constante, lUMTS approche un nombre de limitations inhrentes de design,

de la mme manire que GSM et GPRS. Ce qui a pouss la refonte du rseau daccs et du

rseau cur vers la LTE : Long Term Evolution. LTE a apport des amliorations en termes de

rduction des cots et du dlai, ainsi quen termes de performances et du dbit. Dans cette partie,

on va introduire la technologie LTE travers son architecture et les principales techniques qui la

caractrisent.

1. Architecture

LEPS, Evolved Packet System, reprsente lensemble du rseau savoir LTE et SAE. Il a les

caractristiques suivantes :

Il possde une architecture plate et simplifie compare celle hirarchique des systmes 2G/3G.

Puisque lentit RNC est enleve, ses fonctions sont rparties entre leNodeB et le rseau cur, la

grande partie tant assigne leNodeB. Il sagit dune architecture uniquement paquet compare

larchitecture 2G/3G circuit et paquet.

Son interface radio est totalement partage entre tous les usagers en mode connect, compare

des ressources ddies et partages dans larchitecture 2G/3G. Il permet des Handover vers les

autres rseaux 2G/3G afin dassurer des communications sans coupure en environnement

htrogne.

- E-UTRAN : Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network

Le rseau daccs consiste en plusieurs eNodeBs, qui sont interconnectes travers linterface X2.

Le principal rle de cette dernire est de minimiser les pertes de paquets lors de la mobilit de

lusager durant le Handover. LeNodeB est responsable de la transmission et de la rception radio

avec lUE et dispose dune interface S1 avec le rseau cur. Linterface S1 consiste en S1-C (S1-

Contrle) entre leNodeB et le MME et S1-U (S1-Usager) entre leNodeB et le Serving GW.

Figure III. 1: Architecture de lE-UTRAN

51 PFE2014- INPT

- EPC : Evolved Packet Core

Le rseau cur EPC, quant lui, est constitu principalement du MME (Mobility Management

Entity) qui est le plan contrle, du SGW (Serving Gateway) qui constitue le plan utilisateur, et du

PGW (Packet Data Network Gateway). Larchitecture en dtails est prsente dans la figure

suivante.

Figure III. 2: Architecture de lEPC

MME :Mobility Management Entity

Ses fonctions incluent:

La signalisation EMM et ESM avec lUE : Les terminaux LTE disposent des protocoles EMM (EPS

Mobility Management) et ESM (EPS Session Management) qui leur permettent de grer leur

mobilit (attachement, dtachement, mise jour de localisation, etc) et leur session

(tablissement/libration de session de donnes) respectivement. De plus, lentit MME reoit

toute la signalisation mise par lUE et peut larchiver des fins de traabilit;

Lauthentification des UEs partir des informations recueillies du HSS ;

La gestion de la liste de Tracking Area : LUE est inform des zones de localisation prises en

charge par le MME, appeles Tracking Area. LUE met jour sa localisation lorsquil se retrouve

dans une Tracking Area qui nest pas prise en charge par son MME ;

La slection du Serving GW et du PDN GW.

PDN GW (Packet Data Network Gateway)

Cest linterface entre le rseau et les rseaux externes (Internet et Intranets). Le PDN GW est

lentit qui termine le rseau mobile EPS et assure linterface aux rseaux externes IPv4 ou IPv6. Il

sa charge galement de lallocation de ladresse IP de lUE.

HSS (Home Subscriber Server)

52 PFE2014- INPT

Avec la technologie LTE, le HLR est rutilis et renomm Home Subscriber Server (HSS). A la

diffrence de la 2G et de la 3G o linterface vers le HLR est supporte par le protocole MAP

(protocole du SS7), linterface S6 sappuie sur le protocole DIAMETER (protocole de IP). Le HSS est

une base de donnes qui est utilise simultanment par les rseaux 2G, 3G, LTE/SAE et IMS

appartenant au mme oprateur. Il supporte donc les protocoles MAP et DIAMETER.

Entit PCRF (Policy & Charging Rules Function)

Lentit PCRF fournit au PDN-GW les rgles de taxation permettant au PGW de diffrencier les flux

de donnes de service et de les

Rapport PFE Optimisation d’Un Réseau Single RAN (3G) Et Planification LTE

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