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1 Planification Radio Planification Radio des R des Ré éseaux seaux Cellulaires

1 Planification Radio Planification Radio des R des Ré éseaux seaux Cellulaires UMTS Cellulaires UMTS Sami Tabbane 2 Sommaire Sommaire Introduction : Rappels sur l’UMTS Introduction : Rappels sur l’UMTS 1. 1. Paramètres caractéristiques Paramètres caractéristiques 2. 2. Gestion de la charge CDMA Gestion de la charge CDMA 3. 3. Bilan de liaison Bilan de liaison 4. 4. Facteur de charge et Facteur de charge et noise noise rise rise 5. 5. Couverture et services Couverture et services 6. 6. Optimisation des réseaux WCDMA Optimisation des réseaux WCDMA 7. 7. Densification des réseaux WCDMA Densification des réseaux WCDMA 8. 8. Outils de planification WCDMA Outils de planification WCDMA 3 Introduction : Introduction : Rappels sur l’UMTS Rappels sur l’UMTS 4 Codes, canaux physiques et logiques (1) Codes, canaux physiques et logiques (1) Deux types de codes d’étalement en UMTS : – Codes de canalisation (channelisation codes) : obtenus à partir de l’arbre OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor). Font varier le facteur d’étalement et maintiennent l’orthogonalité entre codes. Matrice d’Hadamard pour une même longueur de code. Dans une même cellule : codes OVSF ne peuvent être utilisés tous simultanément. – Codes d’embrouillage (scrambling codes) : les codes de canalisation (codes de Gold par exemple) ne permettent d’avoir une orthogonalité pour des séquences non synchronisées. Recours aux codes d’embrouillage. Distinguent les cellules entre elles : un code d’embrouillage parmi 512 (motif de réutilisation = 512). Doivent être planifiés (comme les fréquences en TDMA/FDMA). Distingue les mobiles entre eux : 224 codes possibles. Affectation aléatoire. 5 Codes, canaux physiques et logiques (2) Codes, canaux physiques et logiques (2) Structure des canaux : Les données générées par les couches hautes sont transmises sur l’interface radio par des canaux de transport (transport channels) qui s’appuient sur des canaux physiques (physical channels) différents. – Canaux de transport : services de la couche physique aux couches supérieures. Définissent la façon dont les données sont transportées (intervalles, nombre et taille des blocs dans chaque intervalle, …). Deux types : canaux dédiés et canaux communs. – Canaux physiques : canaux physiques sur le lien montant et sur le lien descendant. 6 Codes, canaux physiques et logiques (3) Codes, canaux physiques et logiques (3) Canaux de transport : - Canaux dédiés : DCH (Dedicated Channel) sur le lien montant et/ou le lien descendant. - Canaux physiques : 6 types différents. Infos de contrôle dédiées DL DSCH (Downlink Shared Channel) Paquets de données UL CPCH (Common Packet Channel) Accès UL RACH (Random Access Channel) Recherche DL PCH (Paging Channel) Infos de contrôle DL FACH (Forward Channel) Diffusion DL BCH (Broadcast Control Channel) Fonction Lien Canal de transport 7 Codes, canaux physiques et logiques (4) Codes, canaux physiques et logiques (4) Canaux physiques UL - Dédiés : DPDCH (Dedicated Physical Data Channel) pour les infos de contrôle des couches hautes et les données usager, et DPCCH (Dedicated Physical Control Channel) pour les infos de contrôle générées par la couche physique. 0, 1 ou plusieurs DPDCH pour chaque lien radio et 1 seul DPCCH. - Communs : Physical Random Access Channel pour le transport du RACH, et le Physical Common Packet Channel pour le transport du CPCH. 8 Codes, canaux physiques et logiques (5) Codes, canaux physiques et logiques (5) Canaux physiques DL - Dédiés : DPCH (Downlink Dedicated Physical Channel) pour les infos des couches hautes et les données usager. - Communs : • CPICH (Common Pilot Channel) pour l’identification du code d’embrouillage de la station de base, • P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel) pour le transport du BCH, • S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel) : pour le transport du FACH et PCH, • SCH (Synchronisation Channel) : composé du PSCH (Primary Synchronisation Channel) pour la synchro. slot du mobile, et SSCH (Secondary Synchronisation Channel) pour la synchro. trame du mobile. • PICH (Paging Indicator Channel) : pour le transport des paging. Toujours associé à un S-CCPCH transportant un canal PCH. 9 Codes, canaux physiques et logiques (6) Codes, canaux physiques et logiques (6) Relation entre canaux de transport et canaux physiques Canaux de transport Canaux physiques DCH RACH CPCH BCH FACH PCH DSCH DPDCH PRACH PCPCH P-CCPCH S-CCPCH PDSCH DPCCH CPICH 10 Codes, canaux physiques et logiques (7) Codes, canaux physiques et logiques (7) Partage de la puissance de la station de base Puissance de la station de base partagée entre : - Les canaux de contrôle communs (10 à 20% de la puissance totale, typiquement 2 W pour le CPICH sur un total de 20 W, soit un facteur 10 dB), - Les canaux de trafic usager. Le soft handover nécessite de la puissance supplémentaire BCCH Sync. Paging User 1 User 2 User 3 … 11 Contrôle de puissance (1) Contrôle de puissance (1) Boucle ouverte Mesure du signal reçu et ajustement de la puissance d’émission : si signal reçu par UE important : le mobile peut utiliser une puissance plus faible et inversement. Fonctionne sans lien retour donc peu précis. Boucle interne Fréquence : 1500 Hz Si SIRmesuré > SIRcible Ö Ì puissance Si SIRmesuré < SIRcible Ö Ê puissance Boucle externe Mesure du Eb/N0 et ajustement du SIRcible. Nécessite un lien retour Node B - RNC. 12 Contrôle de puissance (2) Contrôle de puissance (2) Paramètres ayant un impact sur le contrôle de puissance - Du service (même service = même puissance), - De la distance, - Des interférences inter- et intra-cellulaires, - De l’environnement de propagation (multi-trajets). Intérêts - Qualité des communications, - Economie de puissance, - Réduction des risques liés aux effets biologiques. Contrôle réalisé chaque 625 µs (1600 fois/seconde). 13 Releases 3GPP (1) Releases 3GPP (1) Release 99 (figée en Mars 2000) - Première version de la norme UMTS, - Introduction de l’UTRAN, - Peu de modification du cœur de réseau GSS. Release 4 (figée en Mars 2001) - Evolution du transport dans le cœur de réseau, - Séparation des données et du contrôle dans le cœur CS, - Premières étapes vers les NGN. Release 5 (figée en Juin 2002) - Introduction de l’IMS (pour le plan contrôle, avec le domaine PS pour le plan transport), - HSDPA, - IP dans l’UTRAN. 14 Releases 3GPP (2) Releases 3GPP (2) Release 6 (figée en Décembre 2004) - HSUPA (E-DCH), - MBMS, - MIMO, - Partage du réseau, - Améliorations IMS : services temps réel, convergence avec le fixe, intégration de modes d’accès alternatifs (WLANs, xDSL, 3GPP2). Release 7 - Evolution vers le tout-IP, - Evolution vers le B3G, - MIMO, UMTS 2,6 GHz, UMTS 900 MHz, - OFDM (?). 15 1. Paramètres 1. Paramètres caractéristiques caractéristiques 16 Paramètres et contraintes Paramètres et contraintes • Paramètres : – Technologie CDMA et nouvelles règles d’ingénierie, – Modèles de trafic paquet et circuit, – Stratégies de déploiement par rapport aux réseaux GSM/GPRS. • Prévisions : – Applications et services, – Profils utilisateurs, – Environnements d’usages. • Contraintes radio : – Segmentation des services et QoS, – Compromis couverture/services. 17 Planification TDMA Planification TDMA • Problématique : - Division de la zone de couverture en cellules (planification radio), - Affectation de fréquences. Détermination du : - nombre de sites en fonction de la zone à couvrir (objectifs de QoS radio), - nombre de canaux en fonction de la capacité en trafic dans la zone à couvrir (objectifs de QoS trafic) Ö Capacité hard. 18 Principes de la planification CDMA Principes de la planification CDMA • Problématique : - Bande partagée par toutes les connexions active sans allocation Â Séparation Planification radio – Dimensionnement impossible, - Couverture et capacité liées, - Dépendance de la capacité avec la distribution du trafic et la position des stations de base. Avantages CDMA : - pas de limitation a-priori de la capacité comme en TDMA Ö Capacité soft, - allocation de capacité en fonction du C/I (allocation de bande si SIRmin ≤SIR. 19 Spécificités des systèmes WCDMA (1) Spécificités des systèmes WCDMA (1) • Principales caractéristiques et contraintes : − puissance BTS : partagée entre les N mobiles connectés, − puissance maximum du bruit : 10 dB, − puissance de transmission : entre 6 et 10 dB, − puissance d’émission sur chaque lien : dépend des conditions de propagation et du service activé, −répartition des mobiles dans la cellule : si mobiles proches de la BTS, capacité jusqu’à 10 fois supérieure au cas où mobiles éloignés, −respiration de cellules : gestion des accès par contrôle d’admission (CAC, cf. noise rise) et contrôle de charge, −contrôle de puissance fondamental sur le lien montant : boucle externe pour ajuster la puissance cible en fonction de l’estimation du BER et boucle rapide contre fading rapide. Contrôle de puissance rapide Ö transmission continue sur l’interface radio et par paquets au niveau RLC (couche 2). 20 Spécificités des systèmes WCDMA (2) Spécificités des systèmes WCDMA (2) Relation entre puissance et débit du service Pr Service voix Pr Service email Pr Service vidéo Pe Puissances reçues au niveau des mobiles Puissance émise par la station de base 21 Spécificités des systèmes WCDMA (3) Spécificités des systèmes WCDMA (3) Facteur uploads/Management/ planification-radio-umts.pdf