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UE: Réseaux Mobiles et Sécurité Partie 1: Réseaux Mobiles Présenté par : Ing Ts

UE: Réseaux Mobiles et Sécurité Partie 1: Réseaux Mobiles Présenté par : Ing Tsamo Dongmo Chantal Vanessa Année académique: 2018 – 2019 Chapitre 3: INGENIERIE ET CONCEPT CELLULAIRE Plan du cours : III-1 ORGANISATION ET PLANIFICATION CELLULAIRE III-2 RÉUTILISATION DES RESSOURCES III-3 LES DIFFÉRENTS MODÈLES DE PROPAGATION III-4 ANTENNES D’ÉMISSION ET DE RÉCEPTION (PARAMÈTRES FONDAMENTAUX) III-5 LIAISON RADIO MOBILE ET ÉQUILIBRAGE DE LIAISON III-6 PRÉVISION DE COUVERTURE Introduction L’ingénierie des réseaux cellulaires a pour but de mettre en avant les éléments de base permettant d'appréhender les techniques et méthodes mises en œuvre dans la vie d'un réseau cellulaire. Il permet de faire le lien entre les aspects théoriques constituants les fondements des systèmes de communications cellulaires numériques et les aspects réels et pratiques auxquels font face les équipes intervenant à différents niveaux. L'ingénierie des réseaux mobiles consiste à concevoir, réaliser et optimiser des réseaux de radiocommunication pour répondre aux objectifs de qualité de service des opérateurs de réseaux publics ou privés. Le concept cellulaire quant à lui permet, de manière théorique d’atteindre des capacités illimitées en densifiant le réseau de station de base. On recense de nombreux acteurs intervenant dans le secteur des réseaux cellulaires : • Les fournisseurs d’équipements. • Les opérateurs de réseaux mobiles. • Les entreprises d’installation. • Les agences de régulation • Les organismes de normalisations. • Les fournisseurs de services • Les sociétés d’ingénierie • Les sociétés de recherche et négociation des sites radio. III-1 ORGANISATION ET PLANIFICATION CELLULAIRE A. Organisation cellulaire 1. Cycle de vie d’un réseau cellulaire Un réseau mobile comporte plusieurs phases de développement. Le cycle de vie d’un réseau cellulaire peut être décrit par 6 étapes principales. a. Faisabilité technico-économique La première étape est une étude d’opportunité technique et économique qui consiste à estimer le marché potentiel et à dimensionner le réseau en conséquence. Un plan d’affaires est établi afin de réaliser une analyse de la rentabilité du projet. b. Obtention de la licence L’autorisation d’installer et d’exploiter un réseau cellulaire fait souvent l’objet d’un appel à candidature par l’organisme de régulation ou par son équivalent. c. Déploiement La phase de déploiement initial permet d’atteindre les objectifs à court terme de l’opérateur, elle consiste en la mise en place des équipements du réseau et des premières stations de base. d. Optimisation, extension et densification. Apres la mise en service du réseau, l’opérateur doit contrôler le réseau afin d’améliorer sa qualité. Il s’agit à cette étape d’optimiser le réseau, améliorer sa qualité sans accroitre la capacité. e. Evolution des services Avec l’évolution des normes de systèmes cellulaires, de nouvelles fonctionnalités et de nouveaux services sont définis et peuvent être intégrés dans le réseau. f. Transition vers de nouvelles technologies Le changement important de technologie peut entrainer un changement radical au niveau des équipements du réseau (1G -> 2G - > 3G -> 4G). 2. Concept cellulaire Une cellule représente l'ensemble des points du territoire couvert par une même BTS (unité géographique d'un réseau) et où le signal émis par cette BTS est le plus fort. On parle alors de BTS "meilleure serveuse". Le concept cellulaire constitue le fondement de base des réseaux radio mobiles. Son utilisation permet l'ajustement des ressources radio à la demande en trafic. Cet ajustement est réalisé en densifiant les zones à forte demande en communications. Le principe de densification se traduit par des zones urbaines à forte concentration de BTS couvrant de petites cellules et des zones rurales à faible concentration de BTS couvrant des cellules de grande taille. Chaque BTS doit etre concue pour couvrir aussi complètement que possible une région désignée. La perte de la puissance implique dans la transmission entre station de base et le mobile, la perte de la trajectoire et dépend particulièrement de la hauteur de l’antenne, de la fréquence de la porteuse et de la distance. Le concept de base d'un réseau cellulaire est :  la division du territoire en un ensemble d'espaces appelés cellules (division cellulaire)  le partage des canaux radio entre les cellules à fin d’éviter les interférences. La taille d'une cellule varie en fonction d'un ensemble de contraintes parmi lesquelles nous trouvons : le relief de territoire (plaine, montagne), la localisation (urbaine, rurale, suburbaine), la densité d'abonnés, la nature des constructions (maisons, pavillons, tours)... etc. Nous pouvons ainsi distinguer plusieurs types de cellules :  les méga cellules : elles proviennent des systèmes satellitaires pour les utilisateurs mobiles, permettant de couvrir de très larges régions avec des densités raisonnables d’usagers. Un simple satellite à une basse altitude d’orbite pourrait typiquement couvrir une zone de 1000 km de diamètre.  Les macro cellules : ce sont des cellules de taille importantes allant jusqu'à 35 Km, adaptées aux zones rurales faiblement peuplées. Vu leur taille les émetteurs doivent fournir de puissances très grandes. Elles sont conçues pour fournir les services mobiles (incluant la voix et les paquets), et elles opèrent généralement dans les bandes: VHF et UHF.  Les microcellules : adaptées aux zones urbaines denses, ce sont des cellules de très petites tailles de quelques centaines de mètres de rayon. Elles permettent d’écouler un trafic important par unité de surface. La largeur de la cellule est d’environ 500m. Elles opèrent aussi en VHF et UHF  Les pico cellules : de rayon de quelques dizaines de mètre et adaptées à la propagation à l’intérieur des bâtiments. Toutefois, il existe d’autres types de système de communication sans fil :  Les liaisons satellitaires fixes  Les liaisons terrestres fixes. Le concept cellulaire répond à un problème de base : comment desservir une région de taille importante (pays, continent, …) :  Avec une bande de fréquence limitée,  Avec une densité de trafic importante, qui varie dans le temps et dans l’espace et pouvant augmenter,  Offrir des services à des usagers fixes et mobiles ? Les types de système de communication sans fil B. Planification cellulaire La planification cellulaire consiste à attribuer des fréquences (canaux) à des cellules. Une cellule est représentée par une forme hexagonale. La forme réelle (pratique) d’une cellule est déterminée par des mesures de champ électromagnétique et par les prédictions des modèles de propagation. Lorsque la cellule est représentée par un modèle hexagonale, l’antenne se trouve soit au centre (antenne omnidirectionnelle) soit sur un des six « coins » (antenne directionnelle, sectorielle). Les limites fixées pour circonscrire une cellule peuvent être :  La puissance transmise et la sensibilité des récepteurs,  la capacité à gérer le maximum de communications possibles sur la surface allouée avec la QoS demandée,  l’intégration de la cellule dans l’environnement (CEM, supports matériels, …)  le rapport C/I fixé par le système. En pratique, il est préférable de placer les antennes sur les coins de l’hexagone, pour économiser le nombre de mâts où les antennes sont posées. Rayonnement d’une antenne lorsqu’elle est placée au centre de la cellule (à gauche) et lorsqu’elle est placée au coin de l’hexagone (antenne). Cependant, lorsque la planification cellulaire (partie radio) est achevée, il est important pour l’opérateur de faire une planification du réseau fixe. Elle consiste, à partir des positions et capacités des sites cellulaires, à déterminer la capacité et les moyens d’échange c’est-à-dire les liens de transmission des différents équipements du réseau fixe (contrôleur de station de base, commutateur). a. Configuration des stations de base Pour satisfaire les contraintes de couvertures et du trafic estimé dans chaque zone, les cellules sont organisées, selon le besoin, en omnidirectionnel ou multi sectorielle. On distingue différentes configurations possibles :  Structure en étoile Dans cette configuration, les BTS sont directement connectées au BSC. Exemple théorique de couverture cellulaire  Structure en anneau Dans l’architecture en anneau, le réseau est conçu de façon circulaire et les stations de base sont connectées à des boucles. Les canaux de trafic peuvent emprunter deux chemins différents vers le BSC permettant le routage automatique des canaux en cas de rupture d’un lien. La topologie en anneau est la plus complexe à mettre en œuvre. Cette structure permet de fournir une protection de trafic efficace sans nécessité de dupliquer les interconnections des sites. Structure en étoile  Structure chainée Cette configuration permet la transmission du trafic venant de plusieurs BTS sur le même lien MIC. Elle est utilisée pour le rattachement des sites voisins de faible capacité. L’avantage de cette structure est l’exploitation des ressources de transmission. Par contre son inconvénient essentiel est l’isolation de l’ensemble des sites en cas de rupture sur le lien MIC qui les relie au BSC de rattachement. b. Densification du réseau cellulaire C’est une opération qui permet de suivre l’évolution de la demande en trafic. Il existe plusieurs techniques de densification qui peuvent être mise en œuvre, les plus utilisées sont :  L’adjonction de nouveaux canaux Elle consiste à ajouter de nouveaux canaux aux cellules dans le cas où toue la bande de fréquence n’a pas encore été utilisée. Cela revient ainsi à ajouter des émetteurs/récepteurs, TRX, au niveau des stations de base. Cette méthode est la plus rapide. En générale, à la uploads/Ingenierie_Lourd/ chapitre3-new.pdf