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GSM-UMTS-LTE Mini-Projet Bibliographique 2010-2011 BOUDINAR Salma & ESSAADI Fat

GSM-UMTS-LTE Mini-Projet Bibliographique 2010-2011 BOUDINAR Salma & ESSAADI Fatima Page 2 Sommaire I- Introduction……………………………………………………………………………………………P II- La technologie GSM………………………………………………..………………………………...P 1- Architecture du réseau GSM…………………………………………..………………………….P 2- L‟abonné et le terminal GSM……………………………………………………………………..P III- La technologie UMTS…………………………………………………………..……………………P 1- Le domaine de l‟équipement de l‟usager…………………………………………………………P 2- Le domaine du réseau d‟accès……………………………………………………………………P 3- Le domaine du réseau cœur………………………………………………………………………P 4- Les interfaces……………………………………………………………………………………..P 5- L‟interface Radio de l‟UTRAN…………………………………………………………………..P 6- Les modes d‟accès………………………………………………………………………………..P 7- Contrôle de puissance…………………………………………………………………………….P 8- Organisation fréquentielle………………………………………………………………………...P 9- Organisation temporelle…………………………………………………………………………..P 10- Modulation utilisée……………………………………………………………………………….P 11- Débit……………………………………………………………………………………………....P IV- Vers le LTE : La 3G+………………………………………………………………………………...P 1- HSDPA/HSUPA…………………………………………………………………………………..P 2- Organisation fréquentielle………………………………………………………………………...P 3- Modulation utilisée……………………………………………………………………………….P 4- Débit………………………………………………………………………………………………P V- La technologie LTE………………………………………………………………………………...…P 1-Comparaison UMTS-LTE………………………………………………………………………….P 2-Caractéristiques de LTE………………………….……………………………………………………P 2-1) OFDMA : Technique d‟accès multiple en voie descendante ………………………………...P 2-2) SC-DMA: Technique d‟accès multiple en voie montante………………………………………..P 2-3) MIMO…………………………………………………………………………………………….P 3-Architecture LTE…………………………………………………………………………………….P 3-1) Réseau d‟accès ………………………………………………………………………………….P a. Les entités du réseau d‟accès (E-UTRAN) ………………………………………………………..P Mini-Projet Bibliographique 2010-2011 BOUDINAR Salma & ESSAADI Fatima Page 3 b. Les caractéristiques du réseau d‟accès…………………………………………………………….P 3-2) Réseau cœur .………………………………………………………………………………….P a. Introduction ………………………………………………………………………………………P b. Les caractéristiques du réseau cœur ………………………………………………………………P c. L‟architecture du réseau cœur……………………………………………………………………….P 3- Caractéristiques générales des architectures LTE…………………………………………………..P VI-Actualités………………………………………………………………………………………………P 1- Les équipementiers………………………………………………………………………………….P 1- Les opérateurs……………………………………………………………………………………….P VII-Glossaire………………………………………………………………………………………………P VIII-Conclusion……………………………………………………………………………………………P Mini-Projet Bibliographique 2010-2011 BOUDINAR Salma & ESSAADI Fatima Page 4 Abréviations GPRS : General Packet Radio System EDGE: Enhanced Data Rates for Global Evolution HSDPA: High-speed downlink packet access HSPA: High-speed packet access evolved LTE: Long Term Evolution UMTS : Universal Mobile Télécommunications System BSS: Base Station Sub-System NSS: Network Sub-System BSC: Base Station Controller BTS: Base Transceiver Station HLR: Home Location Register IMSI: International Mobile Station Identity TMSI: Temporary Mobile Subscriber Identity P-TMSI: Packet Temporary Mobile Subscriber Identity MSISDN: Mobile Station International ISDN Number VLR: Visitor Lication Register LA: Location Area AuC: Authentification Center EIR: Equipment Identity Register MSC: Mobile Services Switching Centre RTCP: réseau Téléphonique Commuté Public IWF: Interworking Function Mini-Projet Bibliographique 2010-2011 BOUDINAR Salma & ESSAADI Fatima Page 5 SGSN: Serving GPRS Support Node GGSN: Gateway GPRS Support Node SIM: Subcriber Identification Module UTRAN: Universal Terrestrial Radio Access Network CN: Core Network UE: User Equimpment USIM: Universal subscriber Identity Module MSISDN: Mobile Station International ISDN Number CS: Circuit Switched domain PS: Packed Switched domain RNC: Radio Network Controller S‐RNC: Serving ‐ Radio Network Controler C‐RNC: Controlling ‐ RNC CDMA: Code Division Multiple Access W-CDMA: Wideband Code Division Multiple Access TD-CDMA: Time-division – CDMA TDD: Time Division Duplex FDD: Frequency Division Duplexing DSL: Digital Subscriber Line MAC: Medium Access Control RLC: Radio Link Control PDCP: Packet Data Convergence Protocol BMC: Broadcast/Multicast Control RRC: Radio Resource Control PDU: Protocol Data Unit N-PDU: Network PDU Mini-Projet Bibliographique 2010-2011 BOUDINAR Salma & ESSAADI Fatima Page 6 OVSF: Orthogonal Variable Spreading Factor GMSK: Gaussian Minimum Shift Keying QPSK: Quaternary Phase Shift Keing SAE: System Architecture Evolution EPC: Evolved Packet Core MME: Mobility Management Entity Serving GW: Serving Gateway PGW: PDN Gateway HSS: Home Subscriber Server PCRF: Policy and Charging Rules Function EMM: EPS Mobility Management ESM: EPS Session Management OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access SC-FDMA: Single Carrier Frequency Division Multiple Access MIMO: Multiple Input Multiple Output EDGE: Enhanced Data Rates for Global Evolution ITU: International Telecommunication Union PAPR: Peak-to Average– Power-Ratio DFT: Discret Fourier Transform Mini-Projet Bibliographique 2010-2011 BOUDINAR Salma & ESSAADI Fatima Page 7 Nous tenons à remercier notre professeur encadrant Monsieur Najib NAJA pour les conseils qu‟il nous a donné tout au long de la documentation. Nous tenons à saluer son support généreux durant toute cette période. Remerciement Mini-Projet Bibliographique 2010-2011 BOUDINAR Salma & ESSAADI Fatima Page 8 Introduction Tout a commencé avec Graham Bell, le 9 juillet 1877. Ce jour a connu la naissance du premier téléphone dans l‟histoire de l‟humanité, nommé téléphone à main. C‟était la révolution de son temps. Aujourd‟hui, nous somme en 2011, plus d‟un siècle nous sépare de l‟invention phare. Le monde a évolué, le téléphone de Graham Bell n‟est plus qu‟un souvenir. Pendant ces 137 années écoulées, des technologies ont vu le jour. A commencer par la technologie 0G, appelé aussi « Téléphonie Radio Mobile» ; elle nécessitait des antennes de l‟ordre d‟un mètre et étaient utilisés spécialement dans les voitures. Puis est apparue la technologie 1G, une évolution de la technologie 0G, puisqu‟elle permettait l‟identification dans le réseau, ou ce qu‟on nomme le „‟hand-over‟‟, sauf que la transmission de la voix était restée analogique. Ensuite, en 1987, la technologie 2G a vu le jour, permettant l‟apparition du téléphone tout public. Son principal atout était la numérisation. Puis des améliorations de cette technologie 2G se sont suivies : le GPRS a connu aussi sous l‟appellation 2.5G, est une amélioration permettant d‟atteindre des débits théoriques de l‟ordre de 114 kbit/s, ensuite est apparue la technologie EDGE, une amélioration bien meilleure au niveau du débit, pouvant atteindre les 384 kbit/s en théorie, ouvrant ainsi la porte aux applications multimédia. Puis les améliorations se sont suivies, et la 3G, à savoir l‟UMTS a fait son apparition, apportant non seulement des modifications, mais aussi de toutes nouvelles notions, assurant ainsi un débit théorique de 2Mbps. Le HSDPA le HSPA sont apparus ensuite, traçant le chemin pour l‟apparition de la LTE, qui est la 4G. Le présent travail se focalisera sur les technologies UMTS et LTE. Mais avant tout, nous allons commencer par un petit rappel sur la technologie GSM, vu que d‟elle, héritent la 3G et la 4G. Mini-Projet Bibliographique 2010-2011 BOUDINAR Salma & ESSAADI Fatima Page 9 I- La technologie GSM 1-Architecture du réseau GSM : Figure 1 : Architecture du réseau GSM Le réseau GSM est divisé en 2 parties, le réseau d‟accès, aussi nommé BSS, et le réseau cœur nommé NSS.  Le réseau d‟accès (BSS) : est la partie du réseau qui gère l‟interface et les ressources allouées sur l‟interface Radio. Un autre rôle très important est la gestion de la mobilité de l‟usager. La couverture radio étant constituée de cellules de taille variable (de quelques dizaines de mètres à quelques dizaines de kilomètres). Le réseau d‟accès doit être capable de faire passer l‟usager d‟une cellule à une autre en cours de communication : Il s‟agit de la fonction de handover.  Les constituants du réseau d‟accès : Le réseau d‟accès GSM comporte deux types d‟équipements : le BSC et la BTS  Le BSC: est un équipement pouvant contrôler un ou plusieurs BTS. Les fonctions principales du BSC sont les suivantes :  Le routage de l‟appel entre la BTS et le MSC. Mini-Projet Bibliographique 2010-2011 BOUDINAR Salma & ESSAADI Fatima Page 10  L‟allocation des ressources utilisées sur l‟interface radio. Cette fonction comprend l‟allocation initiale, ainsi que le contrôle des ressources radio lors de la procédure handover.  Le contrôle de la BTS (démarrage, supervision, activation des ressources radio utilisées par la communication)  BTS : est l‟équipement de transmission radio du réseau GSM. Elle fait :  Le codage/décodage des informations transmises sur l‟interface radio.  La modulation/démodulation.  Le réseau cœur (NSS) : est la partie du réseau qui gère l‟ensemble des abonnés et les services fournis aux abonnés. Il est responsable de l‟établissement de la communication et assure la liaison entre le réseau GSM et les réseaux extérieurs.  Les composants du réseau cœur :  HLR : est la base de données contenant les informations relatives aux abonnés gérés par l‟opérateur. Pour chaque abonné, le HLR mémorise les informations suivantes :  Les informations de souscription (abonnement data ou non, souscription à tel service supplémentaire, débit max autorisé…)  L‟identité du mobile, ou IMSI  Le numéro d‟appel de l‟abonné, ou MSISDN  Par ailleurs, le HLR mémorise le numéro de VLR sous lequel l‟abonné enregistré de manière à pouvoir joindre facilement l‟abonné dans le cas d‟un appel qui lui est destiné.  VLR : est une base de données attachée à un ou plusieurs MSC. Il est utilisé pour enregistrer les abonnés qui se trouvent dans une zone géographique donnée, appelé LA. En effet, lorsque le mobile se déplace en mode veille et détecte un changement de LA, il doit signaler ce changement au VLR. Cette mise à jour est nécessaire au réseau pour pouvoir joindre le mobile en cas d‟appels entrants. Le VLR mémorise pour chaque abonné, les informations suivantes :  L‟identité temporaire du mobile TMSI (Utilisée pour limiter la fraude liée à l‟interception et l‟utilisation fraudeuse de l‟IMSI)  La zone de localisation (LA) courante de l‟abonné. Dans la plupart des réseaux, le MSC et le VLR sont un seul et même équipement.  AuC (Authentification Center) : Il permet au réseau d‟assurer certaines fonctions de sécurité :  L‟authentification de l‟IMSI de l‟abonné.  Le chiffrement de la communication.  EIR : C‟est un équipement optionnel. Il est destiné à lutter contre le vol des terminaux mobiles. L‟EIR est en effet une base de donnée contenant la liste des mobiles interdits, appelés black list. Lors de Mini-Projet Bibliographique 2010-2011 BOUDINAR Salma & ESSAADI Fatima Page 11 l‟établissement d‟un appel, le réseau demande au terminal son identité, ou IMEI. Si l‟IMEI retourné par le terminal fait partie de la liste des mobiles interdits, l‟appel uploads/Ingenierie_Lourd/ gsm-umts-lte.pdf