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4 Développement d’une plateforme pour le suivi de la qualité de service en LTE

4 Développement d’une plateforme pour le suivi de la qualité de service en LTE 2016 CYCLE DE FORMATION DES INGENIEURS EN TELECOMMUNICATIONS USER Réalisé par: ZOGHBI Zied Encadré par: ZGHAL Hamdi Période du stage: de 01/07/2016 à 27/08/2016 Année universitaire : 2015/2016 5 Remerciements Avant tout développement sur cette expérience professionnelle, il apparaît opportun de commencer ce rapport de stage par des remerciements, à ceux qui m’ont beaucoup appris au cours de ce stage. En hommage à leur sympathie, je tiens à remercier vivement tous les responsables de GET Wireless de leur chaleureux accueil et de leurs multitudes d’aides avec une grande sincérité et gratitude. Je tiens à remercier M. Hamdi ZGHAL, Responsable Unité de Mesures et Interventions qui a assuré avec bienveillance l’encadrement de ce projet. J’adresse aussi mes remerciements à M. Aymen HENTATI et M. Nadhmi HELALI. De ma part, j'espère que ma conduite et mon apprentissage ont laissé une bonne impression de SUP’COM. 6 Résumé La qualité de service des réseaux mobiles présente un facteur majeur de différenciation entre les opérateurs. Les travaux menés dans le cadre de ce projet consistent à la conception et l'implémentation de deux applications : Une application mobile qui permet de mesurer la qualité de service du réseau mobile 4G. Cette application permet de vérifier le bon fonctionnement du réseau à tout endroit. Cet outil sert également à gérer la qualité de service grâce à des mesures envoyées par l’application mobile vers l’opérateur. Une application web pour la visualisation des différentes mesures envoyées à l’opérateur. Mots-clés : QoS, RSRP, RSRQ, SNR, DL, UL. 7 5 Table des matières Introduction générale ............................................................................................................................ 9 Chapitre1: Présentation de GET Wireless et du cadre du projet ..................................................... 10 I. Introduction :.................................................................................................. Erreur ! Signet non défini. II. Présentation de l’organisme d’accueil: .................................................................................................... 10 III. Cadre du projet: ................................................................................................................................................. 11 IV. Problématique: .................................................................................................................................................. 11 V. Etude de l’existant: ........................................................................................................................................... 11 VI. Solution proposée: ........................................................................................................................................... 12 VII. Conclusion: .......................................................................................................................................................... 12 Chapitre 2: Qualité de Service en LTE ................................................................................................ 13 I. Introduction: ................................................................................................................................ 13 II. LTE: Architecture générale: ......................................................................................................................... 13 1. Réseau d’accès (Access Network) : ....................................................................................... 14 2. Réseau cœur (Core Network) : .............................................................................................. 14 III. Qualité de Service en LTE: ............................................................................................................................ 17 1. Débit de l’interface radio....................................................................................................... 17 2. Connexion permanente ......................................................................................................... 17 3. Latence .................................................................................................................................. 17 4. Mobilité ................................................................................................................................. 18 5. Coexistence et Interfonctionnement avec la 3G ................................................................... 18 6. Flexibilité dans l’usage de la bande ....................................................................................... 18 7. Support du multicast ............................................................................................................. 18 8. Couverture de cellule importante dans les zones urbaines et rurales .................................. 18 IV. Paramètres du réseau mobile LTE: ........................................................................................................... 18 V. Conclusion: .......................................................................................................................................................... 20 Chapitre 3: Spécification et étude conceptuelle ................................................................................ 21 I. Introduction ........................................................................................................................................................ 21 II. Détermination des besoins ........................................................................................................................... 21 1. Acteurs du système : ............................................................................................................. 21 2. Besoins fonctionnels : ............................................................................................................ 21 3. Besoins non fonctionnels : .................................................................................................... 22 6 4. Description générale du fonctionnement de la plateforme : ............................................... 23 5. Diagrammes de cas d’utilisation : ......................................................................................... 24 6. Diagramme de classes : ......................................................................................................... 27 7. Diagramme de séquences : ................................................................................................... 28 8. Outils de conception :............................................................................................................ 33 III. Conclusion: .......................................................................................................................................................... 33 Chapitre 4: Réalisation ........................................................................................................................ 34 I. Introduction: ....................................................................................................................................................... 34 II. Framework et langages de programmation utilisés: ......................................................................... 34 1. Java : ...................................................................................................................................... 34 2. Java 2 Entreprise Edition (J2EE) : ........................................................................................... 34 III. Protocoles utilisés: ........................................................................................................................................... 37 IV. Environnement logiciel: ................................................................................................................................. 37 1. Android studio : ..................................................................................................................... 37 2. Netbeans : ............................................................................................................................. 37 3. Le SGBD MySQL : ................................................................................................................... 38 4. Glassfish : .............................................................................................................................. 38 V. Application mobile: .......................................................................................................................................... 38 1. Présentation de l’application mobile : .................................................................................. 38 2. Etude d’un parcours réel: ...................................................................................................... 41 VI. Application web: ............................................................................................................................................... 45 1. Présentation de l’application web : ....................................................................................... 45 2. Statistiques : .......................................................................................................................... 47 3. Map : ...................................................................................................................................... 50 VII. Conclusion: .......................................................................................................................................................... 50 Conclusion générale et perspectives .................................................................................................. 51 Bibliographie ........................................................................................................................................ 52 7 Liste des figures Figure 1 : Architecture Générale du LTE ..................................................................................................................................... 13 Figure 2: Architecture de l’E-UTRAN ............................................................................................................................................ 14 Figure 3: Vue Globale du Réseau Cœur EPC ............................................................................................................................... 15 Figure 4: Latence pour chaque multiplexage ............................................................................................................................ 17 Figure 5: Architecture générale de la plateforme ................................................................................................................... 23 Figure 6: Parts de marché mondiale des OS de smartphones de 2012 à 2016 (%) ................................................. 23 Figure 7: Diagramme de cas d’utilisation de l’application mobile ................................................................................... 24 Figure 8: Cas d’utilisation : Envoyer réclamation ................................................................................................................... 25 Figure 9: Cas d’utilisation : Tester le débit en Downlink et/ou en Uplink ................................................................... 25 Figure 10: Cas d’utilisation : Afficher les mesures déjà effectuées .................................................................................. 26 Figure 11: Diagramme de cas d’utilisation de l’application web ...................................................................................... 27 Figure 12: Diagramme des classes général ................................................................................................................................ 27 Figure 13: Diagramme de séquences du scénario mesure et enregistrement des indicateurs de réseau ..... 29 Figure 14: Diagramme de séquences du scénario d’envoie de réclamation ............................................................... 29 Figure 15: Diagramme de séquences du scénario de test de débit en Uplink ............................................................ 30 Figure 16: Diagramme de séquences du scénario analyse thématique à partir de l’application mobile ....... 31 Figure 17: Diagramme de séquences du scénario analyse statistique ........................................................................... 31 Figure 18: Diagramme de séquences du scénario analyse thématique à partir de l’application web ............. 32 Figure 19: Diagramme de séquences du scénario analyse statistique à partir de l’application web ............... 32 Figure 20: Logo de l’application mobile ...................................................................................................................................... 38 Figure 21: Interface d’accueil de l’application mobile........................................................................................................... 38 Figure 22: Menu de l’application mobile. .................................................................................................................................... 39 Figure 23: Interface « Cell info » Figure 24: Interface « Signal Strength » .......................................... 39 Figure 25: Interface « Throughput » ............................................................................................................................................. 40 Figure 26: Interface « Claim » ........................................................................................................................................................... 40 Figure 27: Interface « KPI » ............................................................................................................................................................... 41 Figure 28: Parcours d’étude .............................................................................................................................................................. 41 Figure 29: Etalement des mesures du RSRP sur une carte Map ....................................................................................... 42 Figure 30: Analyse statistique des mesures du RSRP ............................................................................................................ 42 Figure 31: Etalement des mesures du RSRQ sur une carte Map ....................................................................................... 43 Figure 32: Analyse statistique des mesures du RSRQ ........................................................................................................... 43 Figure 33: Etalement des mesures du SNR sur une carte Map .......................................................................................... 44 Figure 34: Analyse statistique des mesures du SNR .............................................................................................................. 45 Figure 35: Interfaces d’accueil de l’application web .............................................................................................................. 46 Figure 36: Menu de l’application web .......................................................................................................................................... 46 Figure 37: Choix des paramètres à partir de l’application web ........................................................................................ 46 Figure 38: Camembert RSRP Figure 39: Histogramme RSRP .............................................................. 47 Figure 40: Camembert RSRQ Figure 41: Histogramme RSRQ ............................................................ 47 Figure 42: Camembert SNR Figure 43: Histogramme SNR .......................................................... 48 Figure 44: Camembert Download Speed Test Figure 45: Camembert Upload Speed Test ............................... 48 Figure 46: Histogramme Download Speed Test Figure 47: Histogramme Upload Speed Test ................... 48 Figure 48: Statistiques des réclamations de la mauvaise qualité de service .............................................................. 49 Figure 49: Etalement des paramètres radio sur une carte Map ....................................................................................... 50 8 Liste des tableaux Tableau 1: Valeurs du RSRP ................................................................................................................ 19 Tableau 2: Correspondance entre Les Resource Blocks et la Bandwidth ....................................... 20 Tableau 3: Valeurs du RSRQ ................................................................................................................ 20 9 Introduction générale La qualité de service QoS (Quality Of Service) présente un élément majeur dans les réseaux mobiles. Cette notion de QoS agit directement sur les clients de l'operateur. Plus que l'opérateur veille sur sa qualité du réseau, plus que le client est satisfait. La QoS dans les réseaux cellulaires est définie comme la capacité des opérateurs téléphoniques pour fournir un service satisfaisant à ses abonnées. La qualité de service comprend la qualité de la voix, la force du signal, le taux de blocage d'appel, les débits élevés pour les applications multimédia et le succès de l'acheminement des différents services, ce qui est en relation directe avec le débit proposé par l'opérateur. C'est dans ce cadre que se situe ce projet de stage d’ingénieur intitulé " Développement d’une plateforme pour le suivi de QoS en LTE ". Cette plateforme est composée d'une application CEM sous Android qui permet de mesurer les paramètres de la QoS et qui fourni aussi aux abonnés un moyen de réclamer les problèmes du réseau mobile. La plateforme est aussi composée d’un dashbord web application pour la visualisation des différentes mesures. L'objectif de ce projet est de concevoir une application appelée "LTE Quality of Service" dédiée aux téléphones mobiles dotés de la plateforme Android. Cette application permet à un abonné 4G de pouvoir mesurer les différents indicateurs des services du réseau mobile. Cette application peut être un outil pour le géolocalisation des problèmes du réseau par les opérateurs. Ainsi, un utilisateur disposant d'un terminal Android pourrait déclencher un test selon sa position et de consulter les analyses des divers indicateurs : la couverture, la qualité de signal, le débit de téléchargement et de transfert d’un fichier. Ces analyses sont faites soit en temps réel à partir du test en cours, soit à partir d’un test fait précédemment. A la fin de chaque test, les mesures seront enregistrées dans la mémoire interne du terminal. Cette application permet aussi d’envoyer les mesures vers un serveur installé chez l’opérateur. Le présent projet est composé de quatre chapitres. Le premier chapitre comporte une étude sur l'environnement dans lequel s’inscrit notre uploads/Ingenierie_Lourd/ developpement-d-x27-une-plateforme-pour-le-suivi-de-qos-en-lte-get-wireless-stage-d-x27-ingenieur.pdf