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Brian VEAU Cyril PERISSOL L’UMTS Coordonnateur : Pierre VINCENT Sommaire : L’UM

Brian VEAU Cyril PERISSOL L’UMTS Coordonnateur : Pierre VINCENT Sommaire : L’UMTS...................................................................................................................................... 1 Sommaire :........................................................................................................................... 2 Introduction :........................................................................................................................ 3 I. Architecture générale de l’UMTS...................................................................................... 3 I.1. Petit historique de l’UMTS............................................................................................. 3 I.2. Présentation générale du système.................................................................................... 4 I.2.1. L’architecture physique................................................................................................ 4 I.2.2. L’architecture fonctionnelle.......................................................................................... 6 II. L’UTRAN : la grande innovation de l’UMTS phase 1....................................................... 7 II.1. L’architecture de l’UTRAN........................................................................................... 7 II.1.1. Le sous-système du réseau radio (RNS)..................................................................... 7 II.1.2. La gestion de la mobilité............................................................................................. 8 II.1.3. Les fonctions réalisées par l’UTRAN en résumé......................................................... 8 II.2. Les innovations............................................................................................................. 9 III. Bilan............................................................................................................................... 9 Glossaire............................................................................................................................ 12 Introduction : L’UMTS est l’acronyme de Universal Mobile Telecommunications System. Les systèmes de première et deuxième générations étaient considérés comme des systèmes de téléphonie mobile, donc la troisième génération se différencie des deux précédentes par le fait que l’on passe de téléphonie à télécommunication ce qui sous-entend l’apparition de services multimédia à tout instant et en tout lieu. La GSM a apporté et fait de la téléphonie mobile un produit de grande consommation. Sa phase 2+, le GPRS, ouvre la voie de la transmission de données ainsi préparer la venue de l’UMTS. L’UMTS est un système cellulaire de troisième génération qui fait partie de la famille IMT 2000 et dont les spécifications techniques sont développées au sein du 3GPP. L’architecture de ce système est composée essentiellement d’un réseau terrestre d’accès radio, l’UTRAN (Universal terrestrial Radion Access Network) et d’un réseau cœur dérivé de celui spécifié pour la phase 2+ du GSM. L’UTRAN utilise deux modes d’accès fondés sur la technologie CDMA large bande : - L’UTRA/FDD (Universal terrestrial Radion Access/Frequency Duplex Division). - L’UTRA/TDD (Universal terrestrial Radion Access/Time Duplex Division). Pour vous présenter cette nouvelle de technologie de télécommunications sans-fil, nous allons dans un premier présenter l’architecture générale du système de télécommunications UMTS, puis dans une deuxième partie développer plus en profondeur la principale innovation de l’UMTS par rapport aux technologie déjà existantes, l’UTRAN pour conclure enfin sur l’avenir de cette technologie. I. Architecture générale de l’UMTS. Dans cette partie, nous allons vous présenter les différents principes qui régissent l’architecture de l’UMTS. I.1. Petit historique de l’UMTS Le développement de l’UMTS fut initié par l’Europe à la fin des années 1980 et est maintenant poursuivi à l’échelle mondiale. L’UMTS se voulant être une norme universelle, des travaux de standardisation s’effectuent à un niveau mondial au sein du 3GPP (Third Generation Partnership Project) depuis décembre 1998 et ce groupe rassemble les organismes de standardisation européen, japonais, américain, sud-coréen et depuis 1999 chinois. L’objectif de ce groupe est de créer un système cellulaire de troisième génération utilisant la technologie CDMA large bande et permettant l’interopérabilité avec le GSM et ses évolutions (HSCSD, GPRS et EDGE). Le système UMTS a été testé pour la première fois en Europe en 2001 et 2002 à l’île de Man et à Monaco. En octobre 2001 au Japon, a eu lieu le déploiement commercial du système FOMA (troisième génération au Japon) fondé pour l’essentiel sur les spécifications techniques de l’UMTS. En mars 2003, eurent lieu les premiers déploiements commerciaux de l ‘UMTS en Europe (Grande-Bretagne et Italie). I.2. Présentation générale du système. Ceux qui caractérisent l’UMTS sont ses performances radio liées à la nouvelle technologie radio utilisée l’UTRAN, un réseau de services mobiles complexes et une architecture flexible et modulaire permettant l’évolutivité de la technologie et sa compatibilité avec les différents systèmes de deuxième et troisième générations. Le système UMTS est modélisé à partir de deux points de vue, l’un physique et l’autre fonctionnel. I.2.1. L’architecture physique. Pour modéliser L’architecture physique, le concept de domaine est utilisé. Il permet d’introduire les équipements composant ce réseau ainsi que la façon de les délimiter. Cette architecture se compose de deux domaines principaux, le domaine de l’équipement usager et le domaine de l’infrastructure, ce dernier se subdivisant en deux sous-domaines, le domaine du réseau d’accès et le domaine du réseau cœur. Le domaine de l’équipement usager comprend tous les équipements terminaux, il peut être également divisé en deux sous-domaines, l’équipement mobile et le module d’identité des services de l’usager USIM (Universal Subscriber Identity Module). Évidemment les mobiles UMTS ne seront plus de simples téléphones, mais des terminaux multimédias capables d’offrir simultanément des services de transmissions de données, d’audio et de vidéo en tout lieu et en tout moment. Le domaine de l’infrastructure se compose de deux domaines : - Le réseau d’accès propose les fonctions permettant d’acheminer les informations (trafic de données et trafic de signalisation) depuis l’utilisateur jusqu’au réseau cœur. C’est l’UTRAN qui est utilisée pour ce domaine. Elle fournit à l’équipement usager les ressources radio et les mécanismes nécessaires pour accéder au cœur du réseau. C’est la plus importante innovation de l’UMTS (c’est une des raisons du coup élevé de sa mise en place) et nous en parlerons donc de façon plus approfondie dans la deuxième partie. - Le domaine du réseau cœur regroupe les fonctions permettant, la gestion des appels, l’itinérance, la sécurité, la communication avec les réseaux externes. Il permet à l’usager de communiquer à l’intérieur d’un même réseau de téléphonie mobile et assure l’interconnexion de ce dernier avec des réseaux internes ou externes, fixes ou mobiles, numériques ou analogiques. Ce réseau cœur est une évolution de ce qui existait déjà pour le GPRS. L’évolution de l’UMTS va se faire également par phases comme cela fut le cas pour le GSM. Sa phase 1 a pour consigne de garder une compatibilité technique maximale avec l’infrastructure déployée pour la phase 2+ du GSM. Un même réseau UMTS pourra à la fois s’interconnecter avec des réseaux par commutation de circuits permettant l’accès à des réseaux de type RNIS et avec des réseaux par commutation de paquets pour accéder à Internet. Ce qui va différencier L’UMTS phase 1 du GSM phase 2+ est l’introduction de l’UTRAN. C’est cela la véritable révolution de l’UMTS. EN effet, la technologie d’accès radio est maintenant le CDMA, la technologie de transport à l’intérieur du réseau est maintenant l’ATM et donc les équipements et protocoles utilisés seront nouveaux également au sein du domaine de réseau d’accès. Pour le réseau cœur UMTS, seront conservés pour cette phase 1 la plupart des équipements déjà installés pour le GSM phase 2+. GSM UTRA/FDD UTRA/TDD Technique d’accès multiple FDMA/TDMA FDMA/CDMA TDMA/CDMA Mode de duplexage FDD FDD TDD Séparation entre porteuses (kHz) 200 5000 5000 Spectres de fréquences (MHz) 925-960 (VD) 880-915 (VM) 1805-1880 (VD) 1720-1785 (VM) 1850-1910 (VD) 1930-1990 (VM) 2110-2170 (VD) 1920-1980 (VM) 1900-1920 (VM et VD) 2010-2025 (VM et VD) Type de modulation de données. GMSK BPSK (VM) QPSK (VD) QPSK Périodicité du contrôle de puissance 2 Hz 1500 Hz 100 à 750 Hz Durée d’une trame 4,615 ms 10 ms 10 ms Durée d’un slot 0,577 ms 0,667 0,667 Débit chip 3,84 Mcps 3,84 Mcps Synchronisation entre stations de base Asynchrone Asynchrone Synchrone (optionnelle) Synchrone Tableau. Principales caractéristiques radio. (VM : voie montante, VD : voie descendante). I.2.2. L’architecture fonctionnelle. Elle se modélise par strates. Ces strates définissent la façon dons les trois domaines communiquent entre eux. Cette architecture UMTS se compose de deux strates, une strate d’accès et une strate de non-accès. a) La strate d’accès. La strate d’accès regroupe les fonctions propres au transport de l’information entre la partie terminale mobile et le nœud du réseau cœur qui fait l’interface avec les réseaux externes. b) La strate de non-accès. Cette strate représente l’ensemble des protocoles qui permet l’échange d’information entre l’équipement usager et le réseau cœur indépendamment du réseau d’accès radio utilisé. II. L’UTRAN : la grande innovation de l’UMTS phase 1. L’UTRAN qui signifie réseau d’accès radio terrestre universel est en charge du contrôle et de la gestion des ressources radio et permet l’échange d’informations entre le terminal mobile et le réseau cœur. Dans cette partie nous allons nous focaliser sur son architecture et les innovations qu’elle apporte par rapport au GSM. II.1. L’architecture de l’UTRAN. II.1.1. Le sous-système du réseau radio (RNS). Le RNS se compose d’un ou plusieurs nœuds B (Stations de base) et du RNC (Radio Network Controler). a) Le nœud B. Il assure la communication radio entre les équipements usagers et l’UTRAN. Les fonctions de ce nœud B sont principalement des tâches de niveau couche physique. C’est le nœud B qui va s’occuper entre autres de l’entrelacement, du codage et décodage canal pour la correction d’erreurs, de l’adaptation du débit et de la modulation QPSK. Il va permettre notamment : - Le contrôle de puissance. Lors de celui-ci il, le nœud B va prélever quelques mesures sur le signal reçu et va envoyer une commande pour que l’UE adapte sa puissance. Cela permet une meilleure autonomie pour l’équipement usager ainsi qu’une limitation des interférences dans une même cellule. Cette limitation des interférences est particulièrement importante car les performances du CDMA y sont directement liées. - Du point de vue du handover (changement de canal physique lorsqu’on se déplace) le nœud B joue un rôle actif. Il envoie les mesures nécessaires au RNC pour que celui-ci détermine le besoin d’un handover. Grâce au CDMA en uploads/Ingenierie_Lourd/ brian-veau-cyril-perissol.pdf