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Plan 1. Introduction à l’UMTS 2. Architecture de l’UMTS 3. L’UTRAN: la grande i

Plan 1. Introduction à l’UMTS 2. Architecture de l’UMTS 3. L’UTRAN: la grande innovation de l’UMTS 3.1. Architecture 3.2. Fonctionnalités 3.3. Gestion de mobilité 3.4. Innovations 3.5. Bandes de fréquences 4. Standards GSM/GPRS/EDGE/UMTS 5. Conclusions Introduction à l’UMTS (1/3) Définition L’UMTS est l’acronyme d'Universal Mobile Telecommunications System Système Universel de Télécommunications Mobiles - Les systèmes 1G et 2G étaient considérés comme des systèmes de téléphonie mobile - Système 3G: passage de la téléphonie à la télécommunication - Apparition de services multimédia à tout instant et en tout lieu: Offrir une large gamme de services, intégrant la voix, les données et les images - Depuis 1998: une norme universelle des travaux de standardisation qui s’effectuent au sein du 3GPP (Third Generation Partnership Project) - Groupe rassemblant les organismes de standardisation Européen, Japonais, Américain, Sud-coréen et depuis 1999 Chinois. Historique Fut initié par l’Europe à la fin des années 1980  maintenant poursuivi à l’échelle mondiale 3 Introduction à l’UMTS (2/3) - 2001: Testé pour la première fois en Europe - 2002: Testé à l’île de Man (un territoire Britannique) et à Monaco (petites îles et îlots Français de l’océan Indien) - Octobre 2001 au Japon: a eu lieu le déploiement commercial du système FOMA (Freedom of Mobile Multimedia Access: 3ième génération au Japon) fondé pour l’essentiel sur les spécifications techniques de l’UMTS - Mars 2003: eurent lieu les premiers déploiements commerciaux de l’UMTS en Europe (Grande-Bretagne et Italie) 4 Introduction à l’UMTS (3/3) Objectif  Assurer la continuité avec les services actuels de téléphonie mobile, mais aussi de supporter de nouveaux services de transmission de données en paquet ,à haut débit ,avec différentes qualités de service (QoS) pour des systèmes mobiles d’accès à l’Internet  Créer un système cellulaire de 3G utilisant la technologie CDMA large bande (W-CDMA) et permettant l’interopérabilité avec le GSM et ses évolutions (HSCSD, GPRS et EDGE) HSCSD: High Speed Circuit Switched Data: Spécification finalisée en 1999: par Nokia - Technologie permettant à un utilisateur d'utiliser plusieurs slots d'affilée contrairement au TDMA (temps divisé en slots (période donnée): possibilité d’allouer plus d’un time slot à un abonné dans la limite des 8 slots disponibles: 115.2 kbps (8 x 14.4 kbps théorie) (38.4 kbps en pratique) - En GSM, un mobile dispose d'un slot pour respectivement émettre ou recevoir, puis doit attendre 7 slots avant de pouvoir émettre ou recevoir des données 5 Architecture de l’UMTS (1/14) Domaine du réseau cœur (CN) Module d'identité des services de l’usager (USIM) Equipement mobile (ME) Domaine du réseau d'accès (UTRAN) Le système UMTS est modélisé à partir de deux points de vue: physique et fonctionnel Architecture physique Architecture Physique Domaine de l'équipement usager (UE) Domaine de l'infrastructure 6 Architecture de l’UMTS (2/14) UMTS Core Network 7 Architecture de l’UMTS (3/14) EIR HLR AUC Group of the common elements MSC MSC GMSC Circuit Switched (CS) domain SGSN SGSN GGSN Protocol Switched (PS) domain 8 Architecture de l’UMTS (4/14) UMTS Terrestrial Radio Access Network: UTRAN 9 Architecture de l’UMTS (5/14) UTRAN RNC RNC NODE B NODE B Radio Network Controller 0 Architecture de l’UMTS (6/14) Architecture physique PLMN: Public Land Mobile Network: Réseau Terrestre Mobile Public (RTMP) PSDN: Public Switching Data Network: Réseau Téléphonique Commuté Public (RTCP) MGW: Media GateWay; unité de traduction entre les réseaux de télécommunications disparates Facturer certains services d’interconnexion en fonction de la capacité (CBC - Capacity Based Charging) plutôt qu’en fonction de la durée des communications 11 Architecture de l’UMTS (7/14) Environnement 3G et terminaux multi-mode (UMTS Forum) ‘Suburban’ Macro Cell  Couverture: 350 m – 20 km  Ville/campagne  Mobilité élevée (120 – 500 km/h)  144 – 385 kbps ‘Indoor’ Pico Cell  Couverture: quelques 10 m  Bureau/maison  Mobilité faible (< 10 km/h)  ≤ 2 Mbps ‘Urban’ Micro Cell  Couverture: 50 – 300m  ‘Hot spots’ (stades, gares, aéroports, etc.)  Mobilité moyenne (10 – 120 km/h)  ≤ 384 kbps ‘Global’ World Cell  Couverture: 10 – 1000 km  ‘Mobile Satellite System’ (MSS)  Mobilité très élevée (≤ 1000 km/h)  ≤ 144 kbps 12 Architecture de l’UMTS (8/14) Environnement 3G et terminaux multi-mode (UMTS Forum) Pourquoi la composante satellitaire? Les segments de marché potentiels « verticaux » sont: • Mobiles embarqués: voiture haute gamme avec ordinateur de bord (communication, navigation,…) et interface PC, souvent hors couverture, • Véhicules commerciaux: légers et lourds souvent en roaming hors couverture, • Industrie primaire: pétrole, gaz et mineraie … impliquant des sites reculés, • Maritime: pêche, commerce, plaisance ayant besoin de service multimédia, • Aéronautique: service multimédia aux passagers et à l’équipage, • Média: journalistes souvent en déplacement, • Santé: administration des premiers soins dans une ambulance (télémédecine), • Support large bande de secour: lorsque le réseau fixe n’est pas disponible (pour multimédia) 3 Architecture de l’UMTS (9/14) Le domaine de l’équipement usager (UE) comprend tous les équipements terminaux: 1. Equipement mobile (ME): les mobiles UMTS ne seront plus de simples téléphones, mais des terminaux multimédia capables d’offrir simultanément des services de transmissions de données, d’audio et de vidéo en tout lieu et en tout moment - Les téléphones mobiles UMTS combinent:  Avantages des communications mobiles et fonctions multimédia - UMTS compatible avec d’autres équipements où intègre leurs fonctions:  PDA (Personal Digital Assistant), Microsoft CE, Station mobile JAVA, Agenda électronique, PC fixe/portable, … - Mobiles UMTS multi-mode pour profiter de la couverture d’autres systèmes existants:  GSM, DECT (Digital Enhanced Cordless Telephone:norme de téléphonie sans fil numérique), D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System),... 2. Universal Subscriber Identity Module (USIM): Il s’agit d’une carte à puce, version améliorée de la SIM (cas GSM), dédiée à la téléphonie 3G. 14 Architecture de l’UMTS (10/14) Téléphonie, Données, Vidéo/TV délivrées par les réseaux 3G Mobiles triple fonctionnalités Evolution technologique et diversité des appareils Palette des applications mobiles en croissance 5 Architecture de l’UMTS (11/14) Le domaine de l’infrastructure comprend: 1. Le domaine réseau d’accès (UTRAN) propose les fonctions permettant d’acheminer les informations (trafic de données et trafic de signalisation) depuis l’utilisateur jusqu’au réseau cœur - Fournir à l’équipement usager les ressources radio et les mécanismes nécessaires pour accéder au cœur du réseau (CN) 2. Le domaine du réseau cœur (CN: Core Network) regroupe les fonctions permettant: - La gestion des appels - L’itinérance (roaming): c’est le passage du réseau d’un opérateur à un autre: décrit la faculté de pouvoir appeler ou être appelé quelle que soit sa position géographique - La sécurité - La communication avec les réseaux externes (Internet, RTCP, RTMP,…) 6 Architecture de l’UMTS (12/14) 2. Le domaine du réseau cœur (CN: Core Network)  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 existant déjà pour le GPRS 7 Architecture de l’UMTS (13/14) Interfaces dans UMTS Liaison Interface ME – USIM Cu RNC – Nœud B Iub RNC A – RNC B Iur UE – UTRAN Uu UTRAN – CN Iu ME : Mobile Equipment USIM : Universal Subscriber Identify Module RNC : Radio Network Controller UE : User Equipment UTRAN : UMTS Terrestrial Radio Access Network CN : Core Network 8 Architecture de l’UMTS (14/14) Architecture fonctionnelle Se modélise par strates définissant la façon dont les trois domaines communiquent entre eux (UE, UTRAN,CN) Strate d’Accès Fonctions propres au transport de l’information entre la partie terminale mobile (UE) et le nœud du réseau cœur (CN) Strate de non Accès Ensemble des protocoles permettant l’écha d’information entre l’équipement usager (U et le réseau cœur (CN) indépendamment du réseau d’accès UTRAN 9 L’UTRAN: Grande innovation de l’UMTS (1/12) L’UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network Réseau d’Accès Radio Terrestre Universel Architecture de l’UTRAN Le sous-système du réseau radio (RNS: Radio Network Sub-System): Réseau d’Accès Radio: composé d’un ou plusieurs nœuds B (Stations de base) et du RNC (Radio Network Controller) 1. Le nœud B: communication radio entre les équipements usagers (UE) et l’UTRAN: Gestion de la couche physique: entrelacement, égalisation, codage et décodage canal pour la correction d’erreurs, de l’adaptation du débit et de la modulation QPSK, contrôle de puissance,… Remarque: RNS: équivalent au BSS (sous système radio: BTS (eq. Nœud B)+BSC (eq. RNC)) de celui du GSM 0 L’UTRAN: Grande innovation de l’UMTS (2/12) Architecture de l’UTRAN 2. Contrôleur du réseau radio (RNC: Radio Network Controller): regroupe les fonctionnalités de niveau 2 et 3 du modèle OSI - Contrôle de puissance - Contrôle du Handover (changement du canal physique lorsqu’on se déplace: passage d’une cellule à une autre) - Contrôle de l’admission des mobiles au réseau et la gestion de la charge - Allocation des codes CDMA - Séquencement de la transmission de données en mode paquet L’UTRAN: Grande innovation de l’UMTS (3/12) Architecture de l’UTRAN 2. Contrôleur du réseau radio (RNC: Radio Network Controller) - Combinaison/distribution des signaux provenant ou allant vers différents nœuds B dans une situation de macrodiversité (un UE peut communiquer simultanément avec plusieurs nœuds B)  uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-umts 1 .pdf