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Evolution des réseaux mobiles OULAI GNANH ARNAUD oulaig@yahoo.com 1 Sommaire 1.

Evolution des réseaux mobiles OULAI GNANH ARNAUD oulaig@yahoo.com 1 Sommaire 1. Généralités 2. Les générations de réseaux mobiles 3. Architecture 4. La téléphonie et la 4G 5. Les services 2 Généralité 3 Objectifs: - Définir la télécommunication - Présenter les notions de bases en télécommunications. 1. Généralité • Le dictionnaire de l’IEEE définit la télécommunication comme étant la transmission d’un signal sur une longue distance. Exemples: le télégraphe, la radio, la télévision etc. • Le réseau de télécommunication consiste en l’interconnexion d’un réseau local avec un ou plusieurs réseaux de longue distance • Les réseaux des opérateurs mobiles ont été conçus initialement pour le trafic de la voix. • Progressivement, la nature du trafic a évolué vers des services plus complexes de données tels que les SMS, l’accès Internet ou encore la télévision mobile. • Les équipementiers ainsi que les opérateurs mobiles ont su accompagner cette évolution en introduisant de nouveaux types de modulations et de technologies d’accès et technologies de réseau. 4 1. Généralité 1.1. La fréquence: • Pour comprendre les concepts avancés des télécommunications, il est nécessaire de connaître la fréquence et les éléments connexes. • Selon l’IEEE, la fréquence est le nombre de cycle complet de variation d’un signal sinusoïdal dans le temps. • La figure ci-dessous vous présente deux sinusoïdes. A gauche nous avons un signal à basse fréquence et à droite un signal de fréquence plus élevée. • L’amplitude est une variable caractérisant une oscillation sinusoïdale. Elle donne la variation d’une grandeur physique depuis sa position neutre jusqu’à une valeur positive ou négative. L’amplitude est exprimée en quantité physique comme en tension, en pression sonore, etc. 5 1. Généralité 1.1. La fréquence: • La phase est une mesure relative qui décrit la relation temporelle entre deux signaux ayant la même fréquence. 6 1. Généralité 1.1. La fréquence: 7 1. Généralité 1.2. La transmission: • La transmission peut être définie comme étant le transfert de signal ou message d’un emplacement à un autre. • La transmission est responsable du transport du signal d’un individu x vers un individu y • Le signal peut être transmis aussi loin possible avant qu’il ne soit corrompu pour une raison ou pour une autre. Par exemple, un signal vocal transmis par un poste téléphonique standard sur une paire de fils de cuivre peut atteindre une distante de quelque 30 km ou moins avant de perdre tout intelligibilité. • C’est parce que la puissance du signal est faible qu’il devient inaudible. Pour surmonter cette limitation de distance, nous pouvons nous tourner vers la transmission par porteuse ou par radio. • Les deux types de transmission impliquent la génération et le conditionnement d'un signal radio. 8 1. Généralité 1.2. La transmission: • La transmission par une porteuse implique généralement l'utilisation d'un milieu conducteur tel que le câble coaxial, ou la fibre optique pour acheminer un signal radio ou lumineux. • La transmission radio implique toujours la radiation du signal sous la forme d'une onde électromagnétique. • On distingue deux types de transmission: la transmission analogique et la transmission numérique. • On dit que x(t) est un signal continu si t est une variable continue. Lorsqu’un signal continu x(t) peut prendre une valeur quelconque appartenant à l’intervalle [a,b], où a peut avoir la valeur -∞ et b peut valoir +∞, il s’agit d’un signal analogique. • Lorsqu’un signal discret x[n] ne peut prendre qu’un nombre fini de valeurs distinctes, on dit qu’il s’agit d’un signal numérique 9 1. Généralité 1.3. La modulation: • La modulation peut être définie comme le processus par lequel le signal est transformé de sa forme originale en une forme adaptée au canal de transmission, par exemple en faisant varier les paramètres d'amplitude et d'argument (phase/fréquence) d'une onde sinusoïdale appelée porteuse. • On distingue trois grands types de modulation: - La modulation d’amplitude (AM): est la variation de l'amplitude d'une porteuse en fonction du signal de bande de base d'information. - La modulation de fréquence (FM): consiste à faire varier la fréquence en fonction du signal à transmettre. - La modulation de phase (PM): consiste à faire varier la phase en fonction du signal à transmettre. 10 1. Généralité 1.3. La modulation: 11 1. Généralité 1.4. Les techniques d’accès au réseau: • Le réseau mobile vise à offrir un service de communication entre les abonnés du réseau fixe (PSTN) et ceux du réseau mobile, et les abonnés du réseau mobile entre eux. • Une bande de fréquence ou bande passante est toujours allouée à l’opérateur de téléphonie mobile pour lui permettre d’offrir le service. • L’objectif des techniques d’accès est d’optimiser le nombre d’utilisateurs par unité de fréquence de la bande passante. • On peut citer parmi les techniques d’accès majeures FDMA (frequency division multiple access), TDMA (time division multiple access) et CDMA (code division multiple access). • Les techniques CDMA et TDMA permettent d’aggreger un grand nombre d’utilisateurs par unité de fréquence de la bande passante. 12 1. Généralité 1.4. Les techniques d’accès au réseau: 1.4.1. Frequency Division Multiple Access (FDMA) • La technique FDMA permet de diviser la bande passante en segment de fréquence. Chaque segment étant utilisable par un abonné. • La moitié des segments contigus sont affectés pour le trafic sortant et l'autre moitié au trafic entrant. • Une bande de garde est généralement fournie entre le trafic entrant et le trafic sortant. • Avec FDMA, tous les utilisateurs partage le canal de fréquence simultanément. Cependant chaque utilisateur transmet à une fréquence unique. • FDMA est compatible avec les signaux numériques et analogiques. • FDMA demande des filtres très efficaces dans les équipements radio, contrairement à TDMA et CDMA 13 1. Généralité 1.4. Les techniques d’accès au réseau: 1.4.2. Time Division Multiple Access (TDMA) • A la différence de FDMA, le TDMA fonctionne dans le domaine temporel. • La bande de fréquences est divisée en trames TDMA de longueur finie. Chaque trame est divisée en n time slots. Chacun de ces n time slots de la trame peut être assigné à un abonné différent. De cette façon, une simple bande de fréquence peut contenir jusqu’à n abonnés. • La transmission d’un seul abonné comporte différents time slots assignés cycliquement à l’abonné (généralement un TS par trame) • Avec TDMA, chaque bande de fréquence est uniquement employée par un seul abonné à un moment donné. Ceci empêche la production d’interférences entre différents abonnés ( ou réduit le bruit autant que possible ou selon les exigences). 14 1. Généralité 1.4. Les techniques d’accès au réseau: 1.4.3 Code Division Multiple Access (CDMA) • Dans le cas de l’accès multiple à répartition par les codes, tous les mobiles coexistent dans une même bande de fréquence et transmettent sur les mêmes intervalles temporels, mais utilisent des techniques d’étalement de spectre pour lesquelles chaque utilisateur possède un code, ou séquence, unique dans la cellule qui détermine les fréquences et la puissance utilisées. • Ces techniques consistent à redistribuer et étaler le signal sur une très grande largeur de bande, jusqu’à le rendre invisible idéalement pour les autres utilisateurs de la même largeur de bande. • L’émetteur lie l’information originale avec le code. L’information codée est alors transmise au travers de l’interface radio. L’information originale est régénérée dans l’unité de récepteur en utilisant le même code de manière synchrone. 15 1. Généralité 1.4. Les techniques d’accès au réseau: 1.4.3 Code Division Multiple Access (CDMA) • Parmi les techniques d’étalement de spectre, on peut citer: - TH-CDMA (Time Hopping CDMA) - FH-CDMA (Frequency Hopping CDMA) - DS-CDMA (Direct-Sequence CDMA) 16 Les générations de réseaux mobiles 17 Objectifs: - Présenter les générations de réseaux mobiles et leurs caractéristiques 2.Les générations de réseaux mobiles 2.1. Les premières générations de réseaux mobiles: • Les systèmes de première génération étaient caractérisés par leurs systèmes de transmission analogique et ont été conçus principalement pour la fourniture de services vocaux • Ils étaient différents de leurs prédécesseurs systèmes de communications mobiles en ce qu'ils utilisaient le concept cellulaire • Ils permettaient la commutation automatique et le transfert des appels. • La société japonaise Nippon Telephone and Telegraph (NTT) a mis en service le premier système cellulaire commercial au monde en 1979. • Le système Nordic Mobile Telephone (NMT-400), déployé en Europe en 1981, a été le premier système à prendre en charge le transfert automatique et l'itinérance internationale. • Les systèmes de première génération les plus performants ont été AMPS aux États-Unis et ses variantes, les systèmes de communication à accès total (ETACS et NTACS) en Europe et au japon J 18 2.Les générations de réseaux mobiles 2.1. Les premières générations de réseaux mobiles: 19 AMPS ETACS NTACS NMT-450/ NMT-900 Year of introduction 1983 1985 1988 1981 Frequency Band D/L:869- 894MHz U/L:824- 849MHz D/L:916- 949MHz U/L:871- 904MHz D/L:860- 870MHz U/L:915- 925MHz NMT-450:450-470MHz NMT-900:890-960MHz Channel Bandwidth 30kHz 25kHz 12.5kHz NMT-450:25kHz NMT-900:12.5kHz Multiple Access FDMA FDMA FDMA FDMA Duplexing FDD FDD FDD FDD Voice Modulation FM FM FM FM Number of Channels 832 1240 400 NMT-450:200 NMT-900:1999 2.Les générations de réseaux mobiles 2.2. Deuxième génération de systèmes cellulaires (2G) • L'amélioration uploads/Management/ evolution-des-reseaux-mobiles-oulai-gnanh-arnaud.pdf