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Planification des réseaux mobiles de la quatrième génération (4G) 1 Pour satisf

Planification des réseaux mobiles de la quatrième génération (4G) 1 Pour satisfaire au mieux les besoins et les intérêts des clients, les operateurs doivent pouvoir offrir, au meilleur prix, des services d’excellente qualité. Introduction C’est dans ce cadre que s’inscrit le problème de planification des réseaux qui consiste à optimiser les coûts engendres par l’installation et l’utilisation du système. Une planification bien effectuée a pour effet de réduire le temps de mise en marche, le coût des dépenses d’investissement ainsi que le coût des dépenses opérationnelles. Les utilisateurs des réseaux de télécommunications sont de plus en plus mobiles et de plus en plus exigeants en termes de fiabilité et de débit. Dans le but de satisfaire à leurs demandes, les normes sont sans cesse améliorées. De nouveaux services peuvent ainsi être offerts par les operateurs de réseaux. La concurrence existante au niveau du marche oblige les operateurs à offrir ces services au meilleur prix tout en assurant une certaine qualité de service (QdS) 2 L’UIT (Union Internationale des T élécommunications) définit la qualité de service comme étant l’effet global produit par la qualité de fonctionnement d’un service qui détermine le degré de satisfaction de l’usager du service. Cette définition de la QdS est tournée vers l’usager et inclut plusieurs aspects non techniques. Cependant, elle dépend aussi des performances du réseau, notamment le délai, le débit et la disponibilité du réseau, cette dernière elle-même affectée par la fiabilité du réseau. 3 Un réseau informatique est un ensemble d’équipements relies entre eux dans le but de communiquer . Ces liens peuvent être matériels (câbles) ou immatériels (faisceaux hertziens). On distingue alors les réseaux câbles et les réseaux sans fil. La méthode utilisée pour relier entre eux les divers équipements d’un réseau constitue la topologie du réseau. Il existe six types de topologies applicables à un réseau. Il s’agit des topologies en bus, en arbre, en étoile (simple, multiple ou mixte), en anneau (simple ou multiple), de la topologie complète et de la topologie mixte qui constitue une hybridation des autres topologies. La Figure suivante montre des réseaux utilisant chacun l’une de ces topologies. Le problème consistant à déterminer la topologie à utiliser dans un réseau donne selon certains critères prédéfinis est connu sous le nom de conception topologique. Avec l’accroissement et l’amélioration des moyens de déplacement, les utilisateurs des réseaux informatiques sont de plus en plus mobiles. Ils éprouvent aussi le besoin d’accéder aux services auxquels ils ont souscrit, Les réseaux mobiles 4 Types de topologies À savoir, la mobilité terminale, la mobilité personnelle et la portabilité des services. La mobilité terminale consiste à localiser et à identifier un terminal mobile quelque soit l’endroit où il se trouve, afin de lui permettre d’accéder aux services de réseau. La mobilité personnelle permet l’identification d’un abonne grâce à un numéro d’identification personnel qui lui permet, à partir de n’importe quel terminal, d’accéder à ses services. La portabilité des services fait référence au concept de réseau intelligent ; elle implique la capacité du réseau`a identifier les usagers en mouvement et à leur fournir les services auxquels ils sont souscrits, y compris l’émission et la réception d’appels. 5 Les réseaux mobiles couvrent généralement une grande zone divisée en plusieurs régions géographiquement limitées appelées cellules. La forme et la taille des cellules dépendent de plusieurs facteurs. La morphologie de la région couverte (plaine, collines, zone rurale, im-4 meubles, etc...) est un facteur important en ce sens que les obstacles sur le chemin des faisceaux hertziens diminuent leur portée. Chaque cellule est couverte par une station de base (BS) comprenant une antenne qui assure la transmission radio et la signalisation à l’intérieur de la cellule. La hauteur et le type de l’antenne utilisée comptent aussi car plus haute est l’antenne, plus grande sera l’étendue de la zone couverte. Il faudra également faire attention à l’azimut de l’antenne afin de s’assurer qu’elle couvre aussi la région toute proche d’elle. Lorsque l’antenne est omnidirectionnelle, la forme de la cellule est théoriquement circulaire. Architecture des réseaux mobiles 6 Le choix de l’antenne dépend donc de l’usage auquel elle est destinée. En général, les cellules se chevauchent partiellement entre elles afin d’assurer une couverture complète de la zone géographique désignée. La taille de la cellule dépend aussi de la densité de la région. En effet, plus le nombre d’abonnes dans une région est élevée, plus petite est la taille de la cellule. Cela est dû au fait que les antennes ont une capacité limitée. Ainsi, pour garantir une bande passante minimale à chaque abonne, on ne peut autoriser qu’un nombre limite d’abonnes par antenne. L’architecture de base des réseaux mobiles est composée d’une partie fixe et d’une partie mobile. La partie mobile est constituée essentiellement des usagers mobiles (UM). Dans la partie fixe, on retrouve le réseau d’accès compose des stations de base et de leurs contrôleurs qui constituent des passerelles vers le réseau cœur, et le réseau cœur compose de commutateurs et/ou de routeurs. Le réseau d’accès sert d’interface entre les utilisateurs mobiles et le réseau cœur. 7 Le réseau cœur, quant à lui, assure l’interconnexion avec le réseau d’accès et d’autres réseaux cœurs si nécessaire. Lorsque la zone a couvrir est vaste ou que le nombre d’équipements dans le réseau est élevé, un réseau de transport sert d’interface entre le réseau d’accès et le réseau cœur. L’interconnexion des stations de base aux contrôleurs est effectuée suivant certains critères, et est appelée planification du réseau d’accès tandis que celle des contrôleurs aux commutateurs et des commutateurs entre eux est nommée planification du réseau cœur. Le réseau cœur intègre aussi des bases de données de localisations à savoir une base de données nominale (HLR) et une base de données visiteurs (VLR) pour chaque commutateur. Le HLR est une base de données statique qui gère les abonnes rattaches au commutateur alors que le VLR sert à localiser les abonnes en transit dans la zone contrôlée par le commutateur et est donc dynamique . La Figure suivante illustre l’architecture générale simplifiée des réseaux mobiles. Dans les réseaux GSM (Global System for Mobile Communications), par exemple, les stations de base (BS) sont reliées a des 8 Architecture générale simplifiée des réseaux mobiles ressources radio ou les bandes passantes des BS qui leur sont associées. L’ensemble des BS et des BSC constituent le réseau d’accès, encore appelé sous-systeme radio (BSS), qui sert d’interface entre les utilisateurs (mobiles) et le réseau (fixe). Le sous-systeme réseau (NSS) ou réseau cœur est compose de commutateurs appelés MSC (Mobile Switching Center) qui interconnectent les BSC entre elles et avec d’autres éléments fixes du réseau. La Figure 1.3 montre l’architecture des réseaux GSM. Dans les réseaux UMTS (Universal Mobile T elecommunications System), les stations de base, appelées nœuds B (node for broadband access), sont reliées a des contrôleurs RNC (Radio Network Controller) qui gèrent les ressources radio des nœuds B qui leur sont associes. Les RNC assurent aussi l’acheminement du trafic du réseau d’accès au réseau cœur. L’ensemble des nœuds B et des RNC auquel ils sont relies forment 9 Le réseau cœur est compose de deux types de commutateurs `a savoir, le MSC utilise pour la transmission de circuits (voix) et le SGSN (Serving GPRS Support Node) pour la transmission des paquets (données). Le MSC et le SGSN sont respectivement relies aux passerelles GMSC (Gateway MSC) qui assure la liaison avec le RTPC (Réseau T éléphonique Public Commute) et le GGSN (Gateway GPRS Support Node) qui le relie au PDN (Public Data Network) ou réseau public de transmission de données. 10 La figure suivante présente l’architecture des réseaux UMTS. Evolution des réseaux mobiles Les réseaux mobiles ont beaucoup évolue depuis leur apparition dans les années 1970 à nos jours. Cette évolution, de la première à la quatrième génération des réseaux cellulaires, est illustrée à la Figure suivante. La première génération des réseaux cellulaires (1G) est apparue vers le début des années 1970 avec un mode de transmission analogique et des appareils de taille relativement volumineuse. Les standards les plus utilises à l’époque étaient l’AMPS (Advanced Mobile Phone System), le TACS (T otal Access Communication System) et le NMT (Nordic Mobile T elephone). 11 Le mode de transmission numérique est apparu au début des années 90 avec la deuxième génération des réseaux mobiles (2G). Il devient ainsi possible de transmettre, en plus de la voix, des données numériques de faible volume telles que les SMS (Short Message Service) et les MMS (MultiMedia Message Service). Les standards 2G les plus utilises sont le GSM, l’IS-95 (Interim Standard-95) qui est base sur le codage CDMA (Code Division Multiple Access) et l’IS-136 (Interim Standard-136) qui se base sur le codage TDMA (Time Division Multiple Access). Le GSM est cependant le standard ayant connu la plus grande percée avec l’utilisation de la bande des 1900MHz en Amérique du Nord et au Japon et de la bande des 900MHz et 1800Mhz sur les autres continents. C’est d’ailleurs sur ce standard que se basent les réseaux GPRS (General Packet Radio Service : 2.5G) et EDGE (Enhanced Data uploads/Ingenierie_Lourd/ planification-des-reseaux-mobiles-de-la-quatrieme-generation.pdf