57758145 Etude Et Optimisation Radio Du Reseau CDMA de WANA

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[email protected]

Pour l’obtention du diplôme d’ingénieur d’Etat en télécommunications

Réalisé par : Membres du jury :

Hind KHYATI Meryem IKAMA

M. Nasr HAJJI (Président) M. Rachid EL KOUCH(INPT) M. Frédéric RUIZ(WANA) M. Mehdi ACHIAKH(WANA)

Etude et Optimisation radio du réseau CDMA

de WANA

http://www.proojets.com/


Juin 2007

Pour l’obtention du diplôme d’ingénieur d’Etat en télécommunications

Réalisé par : Membres du jury :

Hind KHYATI Meryem IKAMA

M. Nasr HAJJI (Président) M. Rachid EL KOUCH (INPT) M. Frédéric RUIZ (WANA) M. Mehdi ACHIAKH (WANA)

Etude et Optimisation radio du réseau CDMA

de WANA

Juin 2007

DDééddiiccaacceess

Je dédie ce travail à :

Mes parents Pour l’amour sans failles qu’ils ont pour moi ;

Pour l’éducation exemplaire qu’ils m’ont inculqués ; Pour tout ce qu’ils ont fait pour moi

et continuent toujours de faire …. Mes sœurs

Pour leur soutien et leur affection Ma famille Toutes les personnes qui me sont chères

Hind KHYATI

DDééddiiccaacceess

A mes Parents,

A Nabil, Amine

Je dédie ce modeste travail

Meryem IKAMA


[email protected]

RReemmeerrcciieemmeennttss

Nous tenons à remercier particulièrement M. Frédéric RUIZ pour nous avoir

donné l’opportunité d’effectuer notre stage de fin d’études au sein de WANA ainsi

que pour son aide et conseils pertinents pour mener à bien ce travail.

Que M. Mehdi ACHIAKH trouve ici l’expression de notre profonde gratitude

pour son encadrement, son assistance tout au long de notre séjour au sein de son

équipe. Nous le remercions pour les remarques pertinentes et constructives ainsi que

pour le temps précieux qu’il a bien voulu nous consacrer. A travers lui nos

remerciements s’adressent au département CDMA et à tout le pôle réseau.

Nos vifs remerciements vont à l’endroit de M. Nasr HAJJI pour l’honneur

qu’il nous a accordé en acceptant de présider notre jury, ainsi que pour son

encadrement et son aide précieuse tout au long de notre stage.

Nous remercions également M. Rachid El KOUCH, notre encadrant interne,

qui n’a pas hésité à nous faire part de ses précieux conseils et pour ses directives

bénéfique dans l’élaboration de ce rapport.

Nous n’oublions pas aussi de remercier M.Adnane BOUTAHAR, M.Mustapha

SAHARA, M. Hamza Mahmoud SAAD et Mlle. Sanae ANBARI pour l’aide qu’ils

nous ont apporté.



Nous profitons de ces quelques lignes pour dire merci à la direction et à tout le

corps professoral de l’INPT pour l’enseignement de qualité et pour le cadre idéal

dont nous avons bénéficié tout au long de notre cursus.

Nous ne saurions terminer ces remerciements sans exprimer notre

reconnaissance envers tous ceux qui de près ou de loin ont contribué à l’aboutissement

de ce travail.

Résumé

Face à des clients de plus en plus exigeants et à une forte concurrence dans le domaine de la

téléphonie mobile, les opérateurs de ce secteur jouent désormais sur la qualité de service, afin d’être

toujours compétitifs. Ainsi il s’agit pour ces opérateurs en général et pour WANA en particulier de

définir des indicateurs clés de performance susceptibles d’apporter des informations sur l’état du

réseau, en vue d’assurer son optimisation.

Ce projet de fin d’étude vise à étudier les caractéristiques d’un réseau CDMA 2000 et à évaluer

ses performances pour enfin mettre en place un processus d’optimisation et l’appliquer à un ensemble

de cas réels.

Pour mener à bien ce travail, il a d’abord été question de prendre connaissance de l’architecture

d’un réseau CDMA 2000, ses principaux composants, et ses fondamentales caractéristiques. Puis

l’adaptation à l’environnement de suivi des indicateurs de qualité et de l’analyse des drives tests ont été

nécessaires. Au terme de ce travail, une procédure d’optimisation a été élaborée et appliquée à des cas

concrets.

Abstract

FFaced to an increasingly customers demand and to a strong competition in the field of mobile

telephony, the operators of this sector play on the quality of service (QoS) in order to be always

competitive. Thus, these operators in general and WANA in particular have to define the Key

Performance indicators (KPIs) susceptible to bring out the information on the state of the network, so

that to ensure its optimization.

This project of survey end aims to study features of a CDMA 2000 network and to value its

performances and , at last, to work out a process of optimisation and to apply it to many real cases.

To take to good this work, it was first question to take knowledge of the architecture of a

CDMA 2000 network, his main components, and his fundamental features. Then the adaptation to the

environment of follow-up of indicators of quality and the analysis of drives tests were necessary. To

the term of this work, a procedure of optimisation has been elaborated and applied to a concrete cases.

ملخص

تماشيا مع التزايد الممحوظ في متطمبات الزبون و أمام المنافسة الشرسة في مجال

الياتف المتنقل، وجب عمى الوكاالت المختصة أن تعتمد عمى جودة خدماتيا لمواجية

مؤشرات عموما وعمى "وانا" خصوصا تحديد منافسييا. و بالتالي، فعمى ىذه الوكاالت

األساسية التي قد تفرز معمومات حول حالة الشبكة قصد تحسين مردوديتيا.اإلتقان

وتقييم مردوديتيا من أجل CDMA 2000 ييدف ىذا البحث لدراسة مميزات الشبكة

وضع طريقة لتحسينيا ثم تطبيقيا في مجموعة من الحاالت الحقيقية.

تصميم إلنجاز ىذا العمل عمى أكمل وجو كان من الضروري اإلطالع عمى

ومكوناتيا الميمة وخاصياتيا األساسية. ثم مراقبة مؤشرات ،2000CDMAلشبكة

من أجل ضمان فعالية مثالية لمشبكة.drive-tests و تتبع KPI الجودة

تطبيق عمى حاالت واقعية.التحسين و ال إجراءاتفي نياية ىذا البحت ثم انضاج

Table des matières Introduction générale ........................................................................................................................................ 1 Chapitre 1 : Description du CDMA network .............................................................................................. 3

1.1 Evolution des réseaux mobiles ............................................................................................................ 4 1.1.1 La première génération (1G) ......................................................................................................... 4 1.1.2 La deuxième génération (2G) ....................................................................................................... 5

1.1.2.1 La norme IS-95 .......................................................................................................................... 6 1.1.3 La génération (2.5G) ....................................................................................................................... 6

1.1.3.1 CDMA 2000 1XRTT ................................................................................................................. 7 1.1.4 La 3ème génération (3G) .................................................................................................................. 7

1.1.4.1 la norme CDMA EV-DO ........................................................................................................ 8 1.1.5 CDMA2000 versus UMTS .............................................................................................................. 9

1.2 Architecture du CDMA network ....................................................................................................... 10 1.2.1 Description des composants du réseau ................................................................................... 11

1.2.1.1 Le terminal mobile ................................................................................................................. 11 1.2.1.2 Le RAN (radio access network) ......................................................................................... 11 1.2.1.3 PDSN (Packet Data Serving Node) .................................................................................. 12 1.2.1.4 AAA (Authentification, Authorization, and Accounting) ........................................... 12 1.2.1.5 MSC (Mobile switching center) ......................................................................................... 12 1.2.1.6 NGN (Next Generation Network) .................................................................................... 13

1.2.2 Description des interfaces ........................................................................................................... 13 1.2.2.1 L’interface A bis ...................................................................................................................... 13 1.2.2.2 L’interface A10/A11 ............................................................................................................... 13 1.2.2.3 L’interface A ............................................................................................................................ 14 1.2.2.4 L’interface V5.2 ....................................................................................................................... 14

Conclusion : ................................................................................................................................................... 14 Chapitre 2 : Principe du CDMA ................................................................................................................... 15

2.1 La méthode d’accès radio CDMA ..................................................................................................... 16 2.1.1 Rappel sur les méthodes d’accès multiple .............................................................................. 16

2.1.1.1 Accès multiple par répartition de fréquence (FDMA) ................................................. 16

2.1.1.2 Accès multiple par répartition de temps (TDMA) ....................................................... 17 2.1.1.3 Accès multiple par répartition de code (CDMA) .......................................................... 18

2.1.2 L’étalement de spectre avec séquence directe ...................................................................... 19 2.1.2.1 Principe ..................................................................................................................................... 19 2.1.2.2 Interférences intra-cellulaires ............................................................................................. 21 2.1.2.3 Interférences inter-cellulaires ............................................................................................. 22

2.2 Les principaux mécanismes du réseau d’accès radio CDMA .................................................. 22 2.2.2 Le contrôle de puissance ............................................................................................................. 22

.2.2.2.1 Contrôle de puissance en boucle ouverte ...................................................................... 23 2.2.2.2 Contrôle de puissance en boucle fermée ........................................................................ 24 2.2.2.3 Contrôle de puissance en boucle externe ....................................................................... 25

2.2.3 Le handover ..................................................................................................................................... 25 2.2.3.1 Le soft handover ............................................................................................................ 25

2.2.3.2 Le softer handover ................................................................................................................. 27 2.3 Les canaux physiques en CDMA2000 ............................................................................................. 27

2.3.1 La technologie 1x RTT ................................................................................................................. 27 2.3.1.1 Canaux physiques sur le lien montant ............................................................................. 28 2.3.1.2 Canaux physiques sur le lien descendant ....................................................................... 28 2.3.1.3 Caractéristiques des canaux FCH et SCH ..................................................................... 29

2.3.2 La technologie 1x EV-DO ........................................................................................................... 30 2.3.2.1 Canaux physiques sur le lien descendant ....................................................................... 30 2.3.2.2 Canaux physiques sur le lien montant ............................................................................ 32

Conclusion ..................................................................................................................................................... 33 Chapitre 3 : L’évaluation des performances du réseau d’accès radio CDMA................................. 34

3.1 Les indicateurs clés de performance ................................................................................................ 35 3.1.1 Les principaux indicateurs de performance ........................................................................... 35 3.1.2 Les valeurs seuils des indicateurs ............................................................................................. 37

3.2 Les drive tests ......................................................................................................................................... 39 3.2.1 Définition des drive-tests : .......................................................................................................... 39 3.2.2 Les types du drive test .................................................................................................................. 39

3.2.2.1 Le Shakedown test ................................................................................................................. 40 3.2.2.2 Le Cluster drive test .............................................................................................................. 41

3.3 Le cycle d’optimisation ........................................................................................................................ 42 Conclusion ..................................................................................................................................................... 43

Chapitre 4 : L’optimisation du réseau d’accès CDMA .......................................................................... 45 4.1 Les étapes d’optimisation d’un réseau CDMA ............................................................................. 47

4.1.1 l’analyse des exigences ................................................................................................................. 47 4.1.2 Choix des régulations ................................................................................................................... 48 4.1.3 Plan du travail ................................................................................................................................. 48 4.1.4 Balayage du spectre ...................................................................................................................... 48 4.1.5 Contrôle des paramètres radio ................................................................................................... 48 4.1.6 Contrôle des sites ........................................................................................................................... 48 4.1.7 Test de calibration ......................................................................................................................... 48 4.1.8 Evaluation avant optimisation ................................................................................................... 48 4.1.9 L’optimisation par groupes ......................................................................................................... 49 4.1.10 Optimisation totale et évaluation après optimisation ....................................................... 49 4.1.11 Acceptation du projet .................................................................................................................. 49 4.1.12 Archivage des données ............................................................................................................... 49

4.2 Traitement de cas réels ........................................................................................................................ 50 4.2.1 Agadir ................................................................................................................................................ 50

4.2.1.1 Shakedown test ....................................................................................................................... 51

4.2.1.2 Analyse du problème et solution ....................................................................................... 51 4.2.1.3 Cluster test ............................................................................................................................... 52 4.2.1.4 Conclusion ............................................................................................................................... 54

4.2.2 Rabat ................................................................................................................................................. 55 4.4.2.1 Cluster test ............................................................................................................................... 55 4.4.2.2 Origine du problème et proposition de solution .......................................................... 59 4.4.2.3 Conclusion ............................................................................................................................... 59

Conclusion générale ........................................................................................................................................ 61

BBiibblliiooggrraapphhiiee :: ................................................................................................................................................... 62

AAbbrréévviiaattiioonnss ....................................................................................................................................................... 64

LLiissttee ddeess FFiigguurreess ............................................................................................................................................... 66

LLiissttee ddeess ttaabblleeaauuxx ............................................................................................................................................. 67 Annexe 1 : Le récepteur de RAKE ............................................................................................................... 68 Annexe 2 : Les outils d’optimisation ........................................................................................................... 70 Annexe 3 : les antennes ................................................................................................................................... 85

1

Introduction générale

La libéralisation du secteur des télécommunications a favorisé le développement de la

téléphonie mobile et a vu l’arrivée de plusieurs opérateurs sur le marché. Aujourd’hui, un nouveau vent

souffle sur le monde des télécoms au Maroc. Simple petite brise, bol d’air frais ou véritable rafale ? En

tout cas WANA est là, les opérateurs sont maintenant trois et la concurrence s’accentue.

Après avoir décroché une licence fixe avec mobilité restreinte (avec le droit au passage à la full

mobility) ainsi qu’une licence mobile 3G, WANA (ex Maroc Connect) a fait une entrée fracassante et a

réussi à capter l’attention des clients. Derrière ce nom se cache une coentreprise entre le conglomérat

marocain ONA et SNI. WANA mise dans son positionnement sur la transparence et la flexibilité. En

effet, ’’WANA’’ ambitionne de se positionner comme un opérateur télécoms global et intégré pour

contribuer au développement et insuffler une nouvelle dynamique au marché national de la téléphonie.

En effet, l’opérateur a, dès le démarrage de son activité assuré une large couverture, un accès

autonome aux infrastructures internationales et le déploiement d’un réseau propre de distribution.

"WANA" a proposé également des offres globales à tous les segments de marché à travers des services

de téléphonie fixe et d’Internet pour le grand public. Elle a aussi offert des solutions adaptées aux

besoins des petites, moyennes et grandes entreprises. ’’WANA’’, qui veut atteindre la barre de 4

millions de clients en 5 ans, s’attaquera également aux offres de revente de capacité, de collecte ou de

terminaison de trafic pour renforcer les échanges numériques entre le Maroc et le reste du monde.

Les chiffres parlent d’eux-mêmes : 400.000 abonnés sur le fixe en trois mois de service via la

technologie CDMA 2000 avec une large gamme de dispositifs. Un autre chiffre tout aussi important, la

pénétration de la téléphonie fixe au Maroc qui est en croissance de 27% d’après l’ANRT (Agence

nationale de réglementation des télécoms) et ce pour le 1er trimestre 2007 ; le troisième opérateur

ayant démarré en février. Rappelons que le Maroc présentait en 2006 la pénétration la plus faible de

téléphone fixe parmi 16 pays voisins, avec un taux des plus insignifiants, 4,38% seulement. Et c’est ce

qui a, entre autres, justifié le lancement d’une troisième licence fixe à mobilité restreinte. WANA est

arrivée donc sur un segment faiblement investi avec l’idée d’exploiter le potentiel dans le marché du

fixe. L’Internet est aussi un créneau sur lequel l’opérateur dit pouvoir rapidement se positionner ayant

cette forte expérience de fournisseur de contenu et de providers avec wanadoo. D’où une offre et un

réseau bâti sur la technologie radio CDMA 2000. De fait, en mars dernier, l’opérateur a déployé le

CDMA 2000 pour un accès haut débit. A son lancement, le 3e opérateur de télécommunications

marocaines avait besoin d’une technologie fiable et pareille pour l’ensemble des services et une

installation relativement rapide qui lui permette de switcher vers la mobilité totale fin 2007. D’où le

choix de la technologie CDMA.

2

Ainsi, le secteur des télécoms marocain est en ébullition. Le bilan de l’année 2006 est certes

là pour le prouver, mais il suffirait de voir l’investissement des opérateurs en matière de

communication pour mesurer les avancées dans le secteur. Dans ce contexte marqué par une

croissance rapide du nombre des abonnés et une concurrence ardue, WANA est soucieuse de fidéliser

ses clients en leur assurant une meilleure qualité de service.

Par ailleurs la maîtrise du réseau mobile constitue un objectif important pour un opérateur,

dans la mesure où il faudra considérer les performances du réseau, la satisfaction des utilisateurs; mais

il sera aussi nécessaire de planifier l'évolution de l’accroissement des besoins, anticiper les changements

d'architecture nécessaires tout en surveillant l’évolution des coûts.

Ainsi les mesures de performance sont essentielles pour la surveillance d'un réseau mobile en

fournissant des informations au sujet de : la disponibilité des ressources du réseau, le comportement

du trafic et de la charge et la qualité de service.

L’analyse des performances d’un réseau exige donc la détermination de certains indicateurs de

performance qui ne suivent pas des spécifications standards, mais dépendent des équipementiers.

Néanmoins, il est indispensable d’en considérer les principaux pour une bonne visibilité sur l’état du

réseau.

C’est dans cette optique que s’intègre ce projet de fin d’étude effectué au sein du département

CDMA de WANA qui consiste à détecter un certain nombre de problèmes et à proposer un plan

d’action en se basant sur une méthode d’analyse radio et en utilisant les outils d’optimisation fournit

par le constructeur ZTE.

Le présent rapport présente le travail effectué durant le stage. Il comporte quatre chapitres. Le

premier chapitre est consacré à l’état de l’art du domaine, nous y explorerons les réseaux mobiles à

travers leur évolution et leur architecture de base en se focalisant sur les réseaux CDMA 2000. Nous

ne pouvons non plus omettre de parler des caractéristiques du sous système radio CDMA et des

méthodes d’accès radio. C’est l’objet du second chapitre.

L’objectif ultime de ce stage est d’élaborer une procédure d’optimisation radio et de s’assurer

de son bon fonctionnement à travers des cas concrets. Ainsi, le chapitre 3 traitera de l’évaluation de

performance de la méthode d’accès radio CDMA. Dans ce chapitre, nous définirons notre approche

d’évaluation après avoir défini les composantes qui la constituent. Le présent mémoire se terminera

par le chapitre 4 qui synthétisera les résultats obtenus et présentera leur application à des cas réels.

3

Chapitre 1

Description du CDMA network

Prévoir les évolutions dans un domaine aussi dynamique que celui des télécommunications et

encore plus celui des systèmes radio mobiles est un exercice pour le moins périlleux. L’origine

principale du succès des différents systèmes modernes repose sur les formidables avancées

technologiques de ces dernières années tant dans le domaine des télécommunications que dans celui de

l'informatique. Les systèmes mobiles comptent déjà un certain nombre d’évolutions qui ont été

marqué par la progression au niveau des techniques d’accès, de modulation et de multiplexage.

L’augmentation des exigences au niveau du débit et de la qualité de service ont accéléré cette évolution

et ont poussé les opérateurs à investir de plus en plus dans les nouvelles technologies.

Dans ce chapitre, nous tenterons dans une première partie de présenter quelques-unes des

tendances persistantes depuis plusieurs années et nous retracerons l’évolution des réseaux mobiles en

se focalisant essentiellement sur celui de la CDMA. Ensuite, nous passerons en revue l’architecture

générale du réseau CDMA où nous verrons plus en détail les différents composants de ce réseau ainsi

que les interfaces.


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Chapitre 1 Description du CDMA network

4

1.1 Evolution des réseaux mobiles

Les systèmes mobiles comptent déjà un certain nombre d’évolutions qui ont été marquées

par la progression des techniques d’accès adoptées tel que illustré à la figure 1.1.

Figure 1. 1 : Evolution des réseaux mobiles

Réf : Pierre, S., Réseaux et systèmes informatiques mobiles, fondements, architecture et applications,

Presses Internationales Polytechnique, 2003.

Dans cette section, nous présenterons succinctement les différentes générations de

réseaux mobiles, et nous mettrons le point, plus particulièrement, sur les évolutions de la

CDMA2000.

1.1.1 La première génération (1G)

Apparue au début des années 1970, la première génération opérait dans la bande de

fréquence 890−915 MHz et 935−960 MHz. Cette génération comprenait des systèmes et des

plates-formes de communications analogiques essentiellement dédiés à la transmission de la voix

[1]. Le qualificatif analogique caractérise la méthode utilisée pour véhiculer l’information sur ces

systèmes. Les concepts clés de cette génération sont la réutilisation de fréquence, à travers

l’utilisation de la technique d’accès réseau AMRF (Accès Multiple à Répartition en Fréquence) [2]

[3]. Dans le cas de cette technique d’accès, les terminaux mobiles partagent la bande de

fréquences disponible en allouant une partie de cette bande, appelée canal de trafic, à chaque unité

mobile. Des limites de capacité et de fiabilité ont caractérisé cette première génération.


5

Certains systèmes qui ont marqué la première génération sont présentés au niveau du

tableau 1.1 à travers la spécification des bandes de fréquences allouées sur les liens montant et

descendant ainsi que la largeur du canal de transmission et la zone géographique de déploiement.

Tableau 1. 1 : Les systèmes de la 1ère génération


presses Internationales Polytechnique, 2003.

1.1.2 La deuxième génération (2G)

Apparue au début des années 90, elle caractérise, de façon générale, les systèmes mobiles

numériques [1] [4]. L’usage de la technologie numérique a, en effet, permis de résoudre les

problèmes de capacité et de sécurité inhérents aux systèmes 1G. Les performances affichées

permettent de supporter certains services mais demeurent insuffisantes quant aux applications

avancées.


6

Le tableau 1.2 illustre les technologies 2G qui connaissent le plus de succès :

Tableau 1. 2 : Les technologies de la 2ème génération



1.1.2.1 La norme IS-95

Basée sur la technique d’accès CDMA [4] [5] ou encore AMRC (Accès Multiple à répartition

de Code), la norme IS-95 consiste à attribuer à chaque terminal mobile un identifiant unique qui lui

permet d’accéder au système La première révision de la technologie IS-95 porte le nom de IS-

95A. Les performances affichées par cette technologie assuraient des débits de l’ordre de 14.4

kbps. Le tableau résume les caractéristiques générales de la technologie IS-95.

Tableau 1. 3 : La norme IS-95

Réf : GARG, V. K., « Is-95 cdma and cdma 2000 cellular/pcs systems implementation », Pearson Education, 2004.

1.1.3 La génération (2.5G)

La rencontre des deux domaines, Internet et les systèmes de communication, a permis

d’étendre leurs perspectives conjointement. D’une part, les terminaux mobiles peuvent se doter

de la capacité de se connecter à la toile sans restriction de débit, de temps ou de lieu. D’autre part,

Internet et ses services dérivés peuvent être exploités par des usagers mobiles. Cette génération

n’est donc que le fruit de l’évolution de la deuxième génération et le GPRS (General Packet Radio


7

Service) constitue un exemple typique de l’évolution du GSM en adoptant des méthodes de

modulation de haut niveau et des techniques de codage efficaces dans le cadre de la méthode

d’accès AMRT pour offrir des débits nettement plus intéressants [6].

Pour les technologies qui utilisent la CDMA tel que IS-95, l’évolution s’est caractérisée

par le passage au CDMA2000 1XRTT (Single carrier 1x Radio Transmission Technology)

1.1.3.1 CDMA 2000 1XRTT

La capacité de supporter des services de voix et de données sur la même porteuse rend la

technologie 1xRTT particulièrement rentable pour les opérateurs sans fil. En effet, la bande radio

constitue une ressource rare et coûteuse pour les réseaux mobiles. Grâce à cette optimisation du

spectre radio, 1xRTT permet aux opérateurs de mieux orienter les investissements lors de l’octroi

des licences radio, de la sélection des infrastructures radio et réseau, pour un meilleur

déploiement.

Cette technologie peut être déployée dans tout le spectre cellulaire : 450Mhz, 800Mhz,

1700 Mhz, 1900 Mhz et 2100 Mhz. Elle peut également être mise en application dans d’autres

fréquences telles que 900 Mhz, 1800 Mhz et 2100 Mhz. Son efficacité spectrale permet de

supporter efficacement des trafics élevés et diversifiés en fonction des services sollicités, sur

n’importe quel canal de 1,25 Mhz de spectre [7]. Les réseaux 1xRTT offrent un débit maximal de

153, 6 kbps [7].

La technologie 1xRTT améliore de manière significative la gestion de l’énergie et la durée

de vie de la charge des batteries. Le concept de synchronisation au sein des réseaux mobiles

comporte des avantages qui sont :

– La référence commune du temps améliore l’acquisition des canaux et des procédures de relève

puisqu’il n’y a aucune ambiguïté de temps en recherchant ou en intégrant une nouvelle cellule

dans le réseau.

– Elle permet également au système d’exploiter certains canaux communs pour assurer une relève

transparente (soft handoff) qui améliore l’efficacité du réseau.

1.1.4 La 3ème génération (3G)

Cette génération a été conçue dans l’objectif de mettre les systèmes mobiles de deuxième

génération en phase avec le marché en vue de faire face à l´émergence de l’Internet à haute

vitesse et du multimédia, en passant par l’amélioration des méthodes d’accès radio [1] [7]. Les

réseaux appartenant à cette génération sont supposés être capables d’offrir un large éventail de

services (données haute vitesse et multimédia) et opéreront dans la bande de fréquence de 2


8

GHz. L’organisme de standardisation IMT- 2000 est destiné à former la base des systèmes

mobiles de 3G qui consolidera les environnements mobiles incompatibles d’aujourd’hui en une

infrastructure réseau et radio continue [8]. La version européenne de l’IMT-2000 s’appelle UMTS

(Universal Mobile Telecommunication System). Aux États-Unis, le standard est plutôt connu

sous l’appellation de CDMA-2000 EV-DO. Les systèmes 3G sont caractérisés par les propriétés

suivantes :

Une grande souplesse pour intégrer les services et les applications évoluées

Une performance de débit offert atteignant 144 kbps et même 384 kbps.

La structure des organismes et les détails des spécifications peuvent être consultés sur les sites

web de 3GPP et 3GPP2 [9], [10].

1.1.4.1 la norme CDMA EV-DO

La technologie 1xEV-DO (Evolution Data Only), connue aussi sous le nom de HDR

(High Data Rate), constitue une version évoluée du standard CDMA2000 et plus précisément de

sa variante 1xRTT (Single carrier 1x Radio Transmission Technology) [11].

La technologie 1xEV-DO est fondée sur les mêmes caractéristiques de base de la couche

physique des standards cdmaOne, ce qui fait d’elle une version complètement compatible avec les

standards antérieurs des systèmes à base d’étalement de spectre. Cette méthode d’accès radio se

distingue par ses deux modes inter opérables de fonctionnement :

– Un mode 1x intégré et optimisé pour la voix et le trafic de données à débit modéré.

– Un mode 1xEV optimisé pour l’accès Internet et le trafic de données à haut débit.

Le tableau représente un récapitulatif de l’évolution du système CDMA depuis la

norme IS-95 au CDMA EV-DV :

Tableau 1. 4 : Evolution des technologies CDMA

Réf : Povey, H., « Overview of cellular cdma », 291-302, , p. 40, may 1991.


9

1.1.5 CDMA2000 versus UMTS

Les deux normes CDMA2000 et UMTS utilisent CDMA comme technique de

multiplexage. Succinctement, CDMA permet à chaque utilisateur d'émettre sur un spectre étalé

obtenu au moyen d'un code aléatoire personnel. Tous les utilisateurs utilisent ainsi simultanément

la même bande de fréquence. Le signal de base est d'abord converti en un signal radio numérique

à bande étroite et se voit ensuite alloué un code d'étalement afin de pouvoir être distingué parmi

les signaux d'autres utilisateurs.

Le problème de la réutilisation des fréquences dans les cellules voisines, qui se posaient

avec les technologies TDMA et FDMA, ne se pose plus avec CDMA. En effet, tous les

terminaux mobiles utilisent la même bande de fréquence et ne sont plus en interférences

fréquentielles entre eux grâce aux codes d'étalement orthogonaux. On obtient ainsi une forte

efficacité spectrale et la capacité des cellules est augmentée. La source principale des interférences

n'est plus liée aux corrélations fréquentielles mais plutôt à des problèmes de puissance.

Chaque utilisateur doit avoir le même poids en puissance sur le spectre étalé. Un contrôle

de puissance efficace devient donc une nécessité (chapitre 2). Notons que l'orthogonalité des

codes n'est pas parfaite et, de ce fait, les interférences entre les usagers mobiles ne sont pas

complètement éliminées. D'après [12], la pseudo orthogonalité est comprise entre 0.4 et 0.9 si on

considère qu'une orthogonalité parfaite est 1.

Le tableau suivant résume les principales différences techniques entre UMTS et CDMA-

2000.

Tableau 1. 5 : Les principales différences techniques entre UMTS et CDMA 2000

Réf : H Holma et Antti Toskala, « WCDMA for UMTS ». Wiley, 2000

La différence la plus importante est le spectre disponible : une bande de fréquence de 5

MHz pour W-CDMA et une ou trois bandes de fréquence de 1.25 MHz suivant la version de

MC-CDMA (CDMA-2000 1x et CDMA-2000 3x). Le partage du spectre pour les canaux pilotes

est aussi différent.


10

Un avantage de W-CDMA est la possibilité d'offrir des débits variables alors que les

débits sont fixes avec CDMA-2000. En revanche, la migration de la 2G vers la 3G est plus simple

avec CDMA-2000, les équipements 2G de CDMAone étant réutilisés pour CDMA-2000.

C'est un sérieux avantage compte tenu du montant des investissements et ce qui explique,

du même coup, l'avance dans l'implantation de CDMA-2000.

1.2 Architecture du CDMA network

La technologie CDMA 2000 choisie par WANA pour implémenter son réseau fait partie

de la famille des standards la 3ème génération (3G) qui utilisent le CDMA (code division multiple

access) comme technologie d’accès.

Le CDMA, qu’on verra plus en détail dans le chapitre 2, est une technologie de radio

numérique qui transmet des flux de codes et dont les canaux sont séparés par différents PN

(pseudo noise). La figure qui suit illustre le réseau d’accès CDMA [13] :

Figure 1. 2 : CDMA network

Réf : schéma directeur de l’architecture CDMA de WANA

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1.2.1 Description des composants du réseau

1.2.1.1 Le terminal mobile

Le terminal mobile interagit avec le réseau d’accès pour l’allocation des ressources radio

nécessaires pour l’échange des données. Une fois allumé, le mobile est automatiquement

enregistré dans le HLR (home location register) et ceci afin de :

Authentifier le mobile dans le réseau d’accès

Informer le HLR de l’emplacement du mobile

1.2.1.2 Le RAN (radio access network)

Il gère les ressources radio, l’établissement, la maintenance et la libération des canaux

radio entre le terminal et le réseau cœur. Il permet aux utilisateurs mobiles de communiquer avec

le réseau cœur. Il se compose de :

La station de base BTS (base station transceiver subsystem) :

La BTS contrôle les activités de l’interface air et joue le rôle d’interface entre le terminal

mobile et le réseau. Elle contrôle la gestion des ressources RF tel que l’assignement de

fréquences, elle gère aussi la séparation des secteurs et la transmission du contrôle de

puissance. La BTS est connecté à la BSC via des liens E1.

BSC (Base Station Controller) :

Le BSC a deux fonctions : le contrôle des paquets (PCF) et le contrôle des ressources

radio (RRC). Le PCF établit et maintient les connexions avec le PDSN (Packet Data

Serving Node). Il communique avec le RCC pour disposer des ressources radio

nécessaires au transfert des paquets sur les liaisons radio. Pendant un soft handover ( voir

le chapitre 2) vers une station de base reliée à un BSC différent, le PCF transfert ses

informations au PCF qui prendra le relais pour maintenir la communication vers le

PDSN. Le RRC communique avec les serveurs d'authentification VLR, HLR et AAA via

le PDSN pour attribuer les ressources suivant le profil de l'usager.

OMM (the operation management and maintenance):




12

Le OMM s’occupe de la fonction maintenance afin d’assurer la fiabilité et l’efficacité des

opérations au sein du CDMA BSS.

OMC (the operation maintenance center)

L’OMC fournit les services d'opération et d'entretien à l'opérateur de réseau, dans ce

centre se fait le contrôle l'information enregistrée de l’abonné et la planification du réseau

pour augmenter la qualité globale d'efficacité et de service du système. Basé sur les

fonctions principales de maintenance, il y a deux types de centres d'opération et de

maintenance: OMC-S et OMC-R.

L'OMC-S est principalement responsable de la maintenance du MSS tandis que l'OMC-R

est responsable de celui du BSS.

1.2.1.3 PDSN (Packet Data Serving Node)

Le PDSN occupe une position centrale. Une de ses fonctions principales est le routage

des paquets vers le réseau de coeur IP ou directement vers le HA (Home Agent). Il attribue des

adresses IP dynamiques et maintient les connexions PPP (point to point protocole) jusqu'aux

terminaux mobiles. Il regroupe les informations relatives à l'abonné pour l'authentification, les

paramètres de la session et les indices de tarification. Il transfert ces informations vers le serveur

AAA. En retour, le PDSN récupère le profil de l'usager. De plus, le PDSN joue le rôle de FA

(Foreign Agent) pour le protocole d'IP mobile (IPM).

1.2.1.4 AAA (Authentification, Authorization, and Accounting)

AAA exécute les requêtes d'authentification envoyées par le PDSN et renvoie en retour

une autorisation ainsi que le profil de l'usager mobile. Le PDSN pourra alors gérer la session de

façon à respecter les termes du contrat de l'usager (GoS). Un serveur home AAA contient

uniquement les données des usagers enregistrés dans ce réseau. Quand un usager se déplace dans

un autre réseau d'accès radio, le visited AAA (ou Radius) du réseau visité prend le relais. Les

spécifications des différents serveurs AAA sont décrites dans la RFC 3141 [14].

1.2.1.5 MSC (Mobile switching center)


13

Le MSC est une entité fonctionnelle qui fait le contrôle et la commutation aux stations

mobile dans une zone, elle assure le trafic d'abonné entre le réseau de CDMA et d'autres réseaux

publics ou tout autre MSCs, il se charge de :

o L’établissement, le contrôle, et l’acheminement des appels vers l’utilisateur approprié.

o Il fournit les interfaces de réseau, et de signalisation.

o Il utilise les données (pour l’établissement d'appel) des 3 bases de données:

VLR/HLR/AUC

Quand un abonné non-CDMA appelle un abonné CDMA, l'appel sera d'abord conduit à

un MSC du réseau de CDMA (c.-à-d. MGW), qui s'informera au sujet du HLR correspondant, et

conduit l'appel au MSC auquel l'abonné est rattaché.

1.2.1.6 NGN (Next Generation Network) Dans l’infrastructure des réseaux à commutation de circuits basés sur la technologie TDM

(multiplexage temporel), les commutateurs sont des équipements extrêmement fiables. Toutefois,

ils n’ont jamais été optimisés pour le transport des données. Or, avec l’augmentation du trafic des

données sur le réseau public via l’Internet, il apparaît nécessaire que la conception des nouveaux

commutateurs tienne davantage compte des données, et qu’elle s’appuie sur une technologie de

commutation de paquets pour le transport de la voix et des données.

Les NGN dont l’architecture repose sur le transport de la voix et des données en mode

paquet, offrent une réponse aux exigences des opérateurs pour :

Fidéliser les clients et en gagner d’autres en leur proposant de nouveaux services

correspondant à leurs besoins,

Compenser la baisse des revenus issus de l’exploitation téléphonique classique, par

l’augmentation des revenus issus du trafic des données.

1.2.2 Description des interfaces

1.2.2.1 L’interface A bis

L’interface A bis relie la BTS et la BSC, c’est une liaison de type TDM, formée d’un ou

plusieurs liens E1 de capacité 2Mbps.

1.2.2.2 L’interface A10/A11

L’interface A10/A11 relie le CDMA RAN au core IP. A10 s’occupe du trafic, quant à la

signalisation, elle est transportée au niveau du A11.


14

1.2.2.3 L’interface A

C'est l'interface entre le MSC et le lien numérique de PCM de BSC adoptant 2Mb/s,

L’interface A est principalement employée pour transmettre l'information suivante :

o L'information de gestion de BSS

o Traitement d'appel

o L'information de gestion de mobilité.

1.2.2.4 L’interface V5.2

C’est une interface entre le CDMA RAN (au niveau de la BSC) et le NGN, elle est de

type TDM utilisant le protocole V5.2 qui est un protocole standardisé au niveau de l’UIT (l’union

internationale des télécomunications).

Conclusion :

Dans ce chapitre, nous avons en premier lieu retracé l’évolution des systèmes radio

mobile depuis la 1ère génération jusqu’à la 3ème génération en se focalisant sur l’évolution de la

norme CDMA. Ensuite, nous avons décrit les différents composants qui constituent le réseau

d’accès CDMA en s’attardant sur leurs fonctionnalités ainsi que les interfaces qui les relient.

Dans le chapitre qui suit nous allons mettre le point un peu plus sur la technologie d’accès

multiple CDMA ainsi que sur ses différentes caractéristiques.

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15

Chapitre 2

Principe du CDMA

Dans le chapitre précédent, nous avons présenté de manière générale les différents projets

de systèmes de télécommunications cellulaires et nous nous sommes penchés particulièrement

sur les systèmes CDMA, leur architecture générale, et leur évolution. Dans ce chapitre, nous

allons décrire les principales techniques utilisées pour mettre en place le réseau d’accès radio

CDMA.

En effet, les technologies d’accès jouent un rôle prépondérant dans la qualité de service à

offrir dans un réseau mobile. Cette qualité de service s’exprime par la capacité à transmettre

beaucoup d’informations par unité de temps. L’amélioration de cette capacité se reflètera sur la

capacité globale du réseau. Dans ce chapitre, nous présenterons la technologie d’accès multiple

comme une approche optimisée pour l’exploitation du spectre radio qui constitue une ressource

rare dans les réseaux mobiles. Nous commencerons dans la première partie par faire le tour des

méthodes d’accès radio qui ont marqué les systèmes mobiles, nous nous attarderons,

particulièrement sur la technique d’étalement de spectre. Cette technique constitue la base des

systèmes CDMA (Code Division Multiple Access) dont nous développerons, dans la deuxième

section de ce chapitre, les principaux mécanismes, pour attaquer en dernier lieu les canaux

logiques utilisés dans le réseau d’accès radio CDMA.

Chapitre 2 Principe du CDMA

16

2.1 La méthode d’accès radio CDMA

2.1.1 Rappel sur les méthodes d’accès multiple

Le concept d'accès multiple est le fondement de tout système radio mobile. Il s'agit de

partager un ensemble limité de canaux de communication, de telle sorte que plusieurs utilisateurs

puissent y avoir accès pour communiquer simultanément. Un canal est donc une portion de cet

ensemble qui est alloué temporairement à un utilisateur pour sa communication. Il est donc

important de rentabiliser au maximum cette ressource, et dans cet objectif de nouvelles

techniques d'accès multiple sont mises au point afin d'accroître la capacité et la couverture des

systèmes cellulaires tout en préservant la qualité de service. Il existe aujourd’hui trois méthodes

d’accès multiple : FDMA, TDMA et la plus récente la CDMA.

2.1.1.1 Accès multiple par répartition de fréquence (FDMA)

C’est la technique la plus ancienne qui était la seule lorsque le téléphone était purement

analogique. A chaque interlocuteur, ou chaque message est alloué une bande de fréquence [15].

En pratique le message est utilisé pour moduler (à l’origine en amplitude, parfois avec

suppression de porteuse) une fréquence porteuse. Les différentes porteuses ainsi modulées sont

juxtaposées et l’ensemble transmis sur le canal. A la réception des filtres sélectifs isolent les

différentes porteuses qui sont modulées. Si les fréquences porteuses sont parfaitement connues

ou restituées, il est possible d’effectuer une démodulation cohérente (synchrone).

Figure 2. 1 : Accès multiple par répartition de fréquence

Réf : L’encyclopédie Wilkipédia

Avantages et inconvénients :

Un des gros inconvénients de la technique FDMA est l'existence de produits

d'intermodulation qui font chuter la capacité du système. L'émetteur-récepteur reçoit et réémet en

effet plusieurs porteuses de fréquences différentes. Elles resteraient parfaitement séparées à la

sortie si la caractéristique entrée sortie des appareils était parfaitement linéaire, ce qui n'est pas

réellement le cas. Ces produits d'intermodulation consomment une partie de l'énergie et


17

augmentent avec le nombre de porteuses. De plus, et surtout, ceux qui sont impairs (d'ordre 3 par

exemple) brouillent les signaux utiles. On a donc recours à une réduction de la largeur de bande

utile en insérant ce que l'on appelle des bandes de garde pour éviter le problème de I'inter

modulation et celui du recouvrement spectral inévitable et incorrigible efficacement par filtrage.

Le pourcentage de largeur de bande utile (nWB) décroît avec le nombre d'accès. En

conséquence, on peut dire le système FDMA présente de nombreux inconvénients mais son

avantage essentiel est qu'il utilise des techniques et des équipements qui sont bien rodés. La

technique de multiplexage des signaux analogiques est aussi assez facile à mettre en oeuvre. Le

FDMA fut à ce titre la première technique utilisée dans les systèmes de téléphonie mobile de

première génération.

2.1.1.2 Accès multiple par répartition de temps (TDMA)

Chaque correspondant ou message occupe la totalité de la bande mais pendant un temps

très court. C’est la technique retenue pour le système MIC. Les échantillons issus d’un message

sont intercalés avec ceux des autres, un tri se fait à la réception [15].

La ressource spectrale étant rare, les deux techniques sont généralement combinées. La

bande totale est partagée en plusieurs sous bandes autour de porteuses, et chaque porteuse est

partagée en temps entre plusieurs utilisateurs.

Figure 2. 2 : Accès multiple par répartition de temps



Le procédé TDMA présente de nombreux avantages par rapport au FDMA. Le principal

avantage est de n'avoir qu'une seule porteuse qui traverse l'émetteur, ce qui élimine les produits

d'intermodulation et par conséquent les pertes en puissance de sortie puisqu'il permet d'utiliser

l'émetteur de manière optimale. De plus le TDMA présente un plan de fréquence simplifié et

permet aux systèmes de communications, grâce à sa plus grande flexibilité, de profiter des


18

progrès au niveau des technologies numériques, principalement dans le domaine du codage et de

la modulation.

Les principaux inconvénients de ce système sont la nécessité d'employer un dispositif de

synchronisation du réseau et une légère perte de capacité due à l'indispensable présence des

temps de garde, des préambules et des informations de services. Ces caractéristiques se traduisent

aussi par une plus grande complexité des équipements. Enfin l'interférence inter-symbole (SI)

représente un autre grand désavantage pour le TDMA. Par contre, avec l'arrivée de nouvelles

techniques de filtrage et d'égalisation, il est maintenant possible de réduire de façon significative

cette interférence.

2.1.1.3 Accès multiple par répartition de code (CDMA)

Le CDMA est basé sur la répartition par codes. En effet, chaque utilisateur est différencié

du reste des utilisateurs par un code N qui lui a été alloué au début de sa communication et qui

est orthogonaux au reste de codes liés à d’autres utilisateurs [15]. Dans ce cas, pour écouter

l’utilisateur N, le récepteur n’a qu’à multiplier le signal reçu par le code N associé à cet utilisateur.

Figure 2. 3 : Accès multiple par répartition de code



Le principal avantage du CDMA est qu'il présente une protection excellente contre le

bruit, les interférences et le piratage, ce qui l'a rendu particulièrement attrayant pour les

applications militaires et les systèmes de localisation par satellites tels que GPS où l'immunité a

l'interférence et la sécurité sont des préoccupations majeures.

De plus le CDMA offre une flexibilité plus importante que les deux autres techniques. En

effet, en situation d'utilisation intensive, un usager supplémentaire ne serait pas nécessairement

bloqué. Mais bien sûr, son acceptation affectera la qualité de transmission des autres usagers.


19

Du point de vue des réseaux cellulaires, la puissance des interférences peut être réduite en

diminuant le taux de transmission de l'information vocale durant les périodes de silence. Cette

particularité n'est pas exploitée avec les autres techniques.

D'un autre côté le principal inconvénient du CDMA est qu'il requiert un contrôle de

puissance très strict pour qu'un usager qui serait plus proche de la base n'interfère pas

outrageusement avec les autres. Idéalement la puissance reçue doit être la même pour tous les

usagers.

Finalement, les partisans du CDMA affirment qu'il est possible d'obtenir une capacité

supérieure avec ce procédé qu'avec le TDMA.

Le CDMA est aussi connu sous le nom d'accès multiple par étalement de spectre. En

effet, l'étalement de spectre est la technique sur laquelle repose le CDMA et qui permet à

plusieurs utilisateurs d'être présents simultanément sur une même bande de fréquence [16].

2.1.2 L’étalement de spectre avec séquence directe

2.1.2.1 Principe

La technique d’étalement de spectre, réservée au départ aux applications militaires grâce à

son immunité contre les interférences et les blocages pour garantir une transmission même en

présence de bruit, est actuellement adoptée pour des applications civiles,tels que les systèmes

mobiles.

Cette technique permet de transmettre un signal d'information sur une largeur de bande

plusieurs fois supérieure à la largeur de bande nécessaire pour transmettre le signal. Dans un

système à étalement de spectre, le signal transmis est étalé a partir d'un code indépendant du

message d'information. Après s'être synchronisé avec l'émetteur, le récepteur doit utiliser ce

même code pour détaler le signal et pouvoir par la suite récupérer le message d'information [17].

Le DS-CDMA ou CDMA à séquences directes est la technique d'étalement la plus

répandue, elle est utilisée dans les systèmes CDMA One et CDMA2000.

La méthode consiste à multiplier le signal binaire d'information par une séquence binaire

pseudo aléatoire (code PN pour Pseudorandom Noise) dont la fréquence des symboles (appelés

chips) est beaucoup plus élevée que la fréquence des symboles du signal. Cela a donc pour effet

d'étaler la largeur de bande du signal. De même la puissance du signal se retrouve répartie sur

toute la nouvelle largeur de bande. Le signal se retrouve alors noyé dans le bruit (ce bruit est

constitué de toutes les sources d'interférences et du bruit thermique).

A l'arrivée, le signal étalé est remultiplié par le même code PN. Les caractéristiques

particulières des codes PN (notamment l'orthogonalité entre eux) font que l'on peut ainsi


20

retrouver le signal de départ. En effet, le signal arrive au récepteur noyé dans le bruit et la

multiplication par la séquence pseudo aléatoire permet d'extraire le signal car seul le signal qui

avait été multiplié au départ par cette séquence verra sa largeur de bande réduite, tandis que le

bruit restera étalé sur la largeur de bande totale (figure 2.4).

Figure 2. 4 : Etalement de spectre par séquence directe

Réf : MSc_Esposito_2003_March_27.pdf

Ainsi on constate que le signal étalé résiste fort bien aux interférences. C'est grâce à cette

robustesse vis-à-vis des interférences que l'accès multiple est possible.

Cependant, même si les usagers sont séparés entre eux par leur code PN respectif, une

autre condition est nécessaire pour assurer que le message transmis pourra être décodé avec un

minimum d'erreur: le rapport Eb/Nt du signal à la réception doit être suffisamment élevé. Eb

représente l'énergie par bit du signal reçu (en Joule) et Nt la densité spectrale du bruit

(interférences+bruit thermique) (en Watt/Hz). Ce rapport est directement lié au rapport signal à


21

bruit SIR (pour Signal to Interference Ratio) qui est le rapport de la puissance du signal reçu sur

la puissance du bruit (interférences+bruit thermique): Eb/Nt =(W/R)*SIR.

On met ainsi en évidence un paramètre clé de tout système d'accès radio à étalement de

spectre qui est le gain de traitement (processing gain). Ce dernier est défini comme le rapport de

la largeur de bande occupée par le signal d'information après (largeur de bande W) et avant

(largeur de bande R) étalement. Ainsi, on voit que plus le rapport W/R est grand (donc plus le

signal est étalé), plus on peut se permettre un rapport signal à bruit petit tout en assurant un

Eb/Nt suffisamment élevé, d’où l'importance de ce gain de traitement.

Il s'agit maintenant de préciser d’où proviennent les interférences. On distingue les

interférences intra-cellulaires et les interférences inter-cellulaires [17].

2.1.2.2 Interférences intra-cellulaires

Elles représentent l'interférence mutuelle entre les utilisateurs de la cellule. Des codes

orthogonaux sont utilisés à la fois dans la voie descendante et dans la voie montante, et si cette

orthogonalité était préservée alors les signaux des différents usagers de la cellule seraient

décorrélés entre eux et il n'y aurait pas d'interférences intracellulaires.

Dans la voie descendante, en absence de trajets multiples, les signaux gardent leur

orthogonalité car ils sont transmis alignés dans le temps par la station de base: les codes sont

synchronisés en temps (les stations de base respectent en effet une référence de temps unique

pour transmettre, cette référence de temps pouvant être fournie par un système de navigation par

satellite). Dans la réalité on a toujours des trajets multiples, c'est à dire que plusieurs copies du

signal transmis arrivent au récepteur à des instants différents. Du fait de ces trajets multiples, les

codes dans la voie descendante ne restent pas parfaitement orthogonaux, et on introduit donc

dans ce sens un facteur d'orthogonalité w, w=0 correspondant à une orthogonalité parfaite et pas

d'interférences intra-cellulaires, w=1 correspondant au fait que tous les signaux de la cellule

interfèrent pleinement entre eux. A la différence de la voie descendante, dans la voie montante,

toujours en absence de trajets multiples, les signaux des différents utilisateurs de la cellule ne

restent pas orthogonaux car les utilisateurs de la cellule transmettent de façon indépendante et

non synchronisée. Ainsi, dans le sens montant, les signaux interfèrent pleinement avec ou sans

trajets multiples [17].





22

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2.1.2.3 Interférences inter-cellulaires

Dans le sens montant, l'interférence inter-cellulaire représente les interférences dues aux

signaux envoyés par les mobiles des cellules voisines et qui viennent constituer du bruit

supplémentaire au niveau de la réception à la station de base de la cellule.

Dans le sens descendant, l'interférence inter-cellulaire représente les interférences dues

aux signaux envoyés par les stations de base des cellules voisines et qui viennent constituer du

bruit supplémentaire au niveau du mobile en réception [17].

2.2 Les principaux mécanismes du réseau d’accès radio CDMA

2.2.2 Le contrôle de puissance

On a vu à la section 2.1.1.3 que le contrôle de puissance constitue un point-clé de la mise

en oeuvre d'un système de télécommunications utilisant le CDMA.

En effet, un contrôle de puissance rapide est primordial. Sans lui, un seul terminal mobile

émettant à une puissance trop élevée pourrait empêcher tous les autres terminaux mobiles de la

cellule de communiquer, puisque plusieurs utilisateurs différents émettent dans la même bande de

fréquence. Chaque utilisateur peut être une source d'interférence pour les autres. La puissance des

différents usagers est en fait ajustée pour éviter que les usagers plus proches de la base

n'interfèrent pas trop.

Comme nous l'avons vu précédemment, il faut s'assurer qu'à la réception le rapport

Eb/Nt est supérieur à un certain seuil critique pour assurer le décodage du signal reçu. Il est donc

important de mettre en oeuvre un mécanisme qui permette aux terminaux mobiles d'ajuster leur

puissance d'émission tout en garantissant une bonne réception à la station de base. Le but du

contrôle de puissance est donc de veiller à ce que chaque mobile ou chaque station de base

envoie le minimum de puissance nécessaire. Le minimum correspond à la puissance nécessaire

pour que le rapport Eb/Nt soit au niveau du seuil requis. Ceci améliore la capacité du système en

minimisant les interférences. En effet, Ce problème de puissance se pose aussi pour les

puissances émises par la station de base pour limiter les interférences inter-cellulaires. Le contrôle

de puissance est donc nécessaire dans les deux sens. Une autre utilité du contrôle de puissance est

de palier aux fluctuations de puissance dues aux pertes dans le milieu extérieur.


23

Les trois types de contrôle de puissance utilisés dans les systèmes fondés sur le CDMA

sont les contrôles de puissance en boucle ouverte (open-loop) et en boucle fermée (closed-loop)

et Le contrôle de puissance en boucle externe.

.2.2.2.1 Contrôle de puissance en boucle ouverte

Figure 2. 5 : Contrôle de puissance en boucle ouverte

Réf : « Adaptive Fuzzy Proportional lntegral Power Control for a Cellular CDMA System with Time Delay »

, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vo1.14, n09, décembre 1996.

Le contrôle de puissance en boucle ouverte concerne uniquement le mobile (sens

montant) et son but est de déterminer le niveau de puissance du signal à transmettre avant de

rentrer en communication avec la station de base. Ce niveau de puissance est calculé en fonction

de l'affaiblissement de parcours ou path loss mesuré dans la voie descendante sur des canaux

définis dans ce but par le réseau. Le contrôle de puissance en boucle ouverte permet de

compenser des évanouissements à long terme (affaiblissement de parcours du à des distances

importantes entre l'émetteur et le récepteur) et, en particulier, les évanouissements dus au

phénomène de l'effet de masque ou shadowing (évanouissement du à la présence d'obstacles tels

que des arbres, des collines ou des immeubles) [18]. Quant aux variations rapides, le contrôle de

puissance en boucle ouverte essaie de minimiser leurs effets en détectant la puissance moyenne

créée par ce type d'évanouissement.

On suppose, de façon abusive, que les pertes sont identiques pour la voie montante et

descendante. Bien qu'imprécis, ce contrôle est nécessaire pour les terminaux mobiles lors de

l'établissement d'une connexion afin de définir approximativement le niveau de puissance auquel


24

ils doivent émettre. Le contrôle de puissance en boucle fermée permettra ensuite d'ajuster cette

puissance.

2.2.2.2 Contrôle de puissance en boucle fermée

Figure 2. 6 : Contrôle de puissance en boucle fermée

Réf : « Adaptive Fuzzy Proportional lntegral Power Control for a Cellular CDMA System with Time Delay »

, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vo1.14, n09, décembre 1996.

Le contrôle de puissance en boucle fermée est utilisé dans le but de compenser les

évanouissements rapides. Il est appelé à boucle fermée puisque à la différence du contrôle de

puissance en boucle ouverte, le récepteur concerné calcule des commandes de contrôle et les

envoie à la source émettrice pour que celle-ci règle sa puissance d'émission [18].

Une fois que le mobile a établi un lien de communication avec la station de base, le

contrôle de puissance en boucle fermée est activé. Dans la voie montante, la station de base

mesure de manière permanente la qualité du signal en termes du rapport Eb/Nt. Si la qualité du

signal est en dessus de la valeur Eb/Nt cible, la station de base envoie une commande sur le canal

descendant au mobile pour lui demander de réduire la puissance d'émission. Par contre, si la

qualité du signal est en dessous de cette valeur, la station de base demande au mobile d'augmenter

la puissance d'émission.

Notons que le contrôle de puissance en boucle fermée a lieu dans les deux sens, c'est-à-

dire dans les voies montante et descendante. Ainsi, le terminal mobile, au même titre que la


25

station de base, contrôle la puissance de cette dernière suivant une procédure similaire à celle

décrite ci-dessus.

Cette opération est réalisée 1500 fois par seconde (1500 Hz) pour UMTS et 800 fois par

seconde (800 Hz) pour CDMA 2000.

2.2.2.3 Contrôle de puissance en boucle externe

Ce contrôle de puissance permet d'ajuster les valeurs cibles des Eb/Nt en fonction de

l'utilisation du lien radio de façon à assurer une qualité constante [18]. Pour cela, la station de

base ajoute aux trames reçues dans le sens montant un indicateur de qualité. Cet indicateur est

alors traité par la BSC qui, si la qualité est en baisse, commande en retour à la station de base

d'augmenter la valeur des SIR cibles. Cette procédure est implémentée au niveau des BSC car elle

doit être toujours disponible même en cas de handover.

2.2.3 Le handover

Dans un réseau cellulaire, la couverture est assurée par des stations de base différentes.

Lorsque le mobile est en communication avec une station de base, qu'il se déplace et qu'une autre

station de base prend le relais, on dit qu'une procédure de handover a lieu [17].

2.2.3.1 Le soft handover

En général, pendant la procédure de handover, le mobile doit interrompre la

communication avec une station de base avant d'en établir une autre avec une station de base

différente. C'est le cas dans la plupart des systèmes fondés sur le FDMA et le TDMA. Au

contraire, dans un système CDMA ou les cellules voisines utilisent la même fréquence porteuse,

le mobile peut conserver une liaison radio avec plusieurs stations de base simultanément. Comme

il n'y a pas de rupture physique de la communication, ce type de handover est appelé soft

handover. L'état ou un mobile est en liaison avec deux stations de base ou plus est appelé

macrodiversité.

Le soft handover se manifeste différemment suivant que l'on considère la voie

descendante ou montante, comme le montre la figure 2.7.


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26

Figure 2. 7 : Principe du soft handover dans un système CDMA

Réf : MSc_Esposito_2003_March_27.pdf

Dans la voie descendante (figure 2.7a.), lorsqu'une procédure de soft handover a lieu et

que le mobile rentre en état de macrodiversité, le récepteur du terminal mobile reçoit le signal

transmis par chaque station de base et les trajets multiples qui l'accompagnent et il les recombine

selon le principe du récepteur RAKE (recombinaison des signaux afin d'obtenir un signal unique

dont la puissance est renforcée).

Le mécanisme de soft handover dans la voie montante est illustré dans la figure 2.7b ou

un mobile est simultanément en communication avec deux stations de base. Chaque station de

base traite indépendamment le signal reçu et récupère l'information binaire qui est ensuite

envoyée au contrôleur des stations de base (BSC) qui va sélectionner l'information avec la

meilleure qualité. La qualité est mesurée sur les éventuelles erreurs qui apparaissent sur une trame.

Dans le cas ou la communication entre le mobile et la station de base A n'est plus acceptable, le

contrôleur de stations de base peut supprimer ce lien et ne garder que celui entre le mobile et la

station de base B. Toutes ces procédures sont totalement transparentes pour l'utilisateur: à aucun

moment la communication n'est interrompue, comme cela est le cas dans d'autres systèmes

cellulaires tels que le GSM.


27

2.2.3.2 Le softer handover

Dans ce cas le mobile établit une communication avec une station de base dans un

secteur et en se déplaçant passe à un autre secteur, sachant que tous deux sont gérés par la même

station de base (la cellule est sectorisée lorsque l'antenne est composée d'antennes directionnelles)

[17]. Le mobile peut établir simultanément une communication avec deux secteurs gérés par la

même station de base lorsqu'il se trouve dans la surface ou les deux secteurs se chevauchent.

Dans la voie descendante, le mobile combine les signaux provenant des deux secteurs (transmis

sur deux canaux distincts par la même station de base) à l'aide d'un récepteur RAKE, comme

dans le soft handover. En revanche, à la différence du soft handover, dans la voie montante, le

signal n'est pas combiné au niveau de contrôleur de stations de base, mais directement dans la

station de base à l'aide par exemple, d'un récepteur RAKE (voir annexe I).

Ainsi l'utilisation du soft handover et du softer handover permet d'accroître les

performances de la liaison en y ajoutant une forme de diversité. Il est cependant nécessaire de

minimiser les situations de soft handover, sous peine de gaspiller les ressources et diminuer la

capacité du système.

2.3 Les canaux physiques en CDMA2000

La communication entre un terminal mobile et une station de base est assurée par des

canaux physiques et logiques. Ces canaux sont en mesure de véhiculer des données utiles ou des

informations de contrôle. Une agrégation de l’ensemble de ces canaux est communément appelée

canaux CDMA. Ces canaux sont regroupés en des canaux de lien montant et d’autres de lien

descendant.

2.3.1 La technologie 1x RTT

La capacité de supporter des services de voix et de données sur la même porteuse rend la

technologie 1xRTT particulièrement rentable pour les opérateurs sans fil. En effet, la bande radio

constitue une ressource rare et coûteuse pour les réseaux mobiles. Grâce à cette optimisation du

spectre radio, 1xRTT permet aux opérateurs de mieux orienter les investissements lors de l’octroi

des licences radio, de la sélection des infrastructures radio et réseau, pour un meilleur

déploiement.

Les réseaux 1xRTT, jusqu’à la phase de spécification 1, offrent un débit maximal de

153,6 kbps. Cette technologie d’accès soutient 35 canaux de trafic par secteur par fréquence radio

(FR) (26 Erlangs/secteur/FR). L’amélioration de la capacité du lien descendant est attribuée à des

taux de codage faibles de l’ordre de (1/4), et à une diversité de transmission.

La structure des canaux de la technologie 1xRTT se présente comme suit.


28

Figure 2. 8 : la structure des canaux de la CDMA 1x RTT

Réf :Principle and Implementation of CDMA2000 1XRtt Systems ( ZTE TRAINING)

2.3.1.1 Canaux physiques sur le lien montant

Sur le lien montant (du mobile vers la station de base), le mobile dispose de plusieurs

canaux physiques sur l'interface radio qui lui sont dédiés. Le canal fondamental R-FCH (Reverse

Fundamental Channel) et les canaux supplémentaires R-SCH (Reverse Supplemental Channel)

sont utilisés pour transmettre les données de l'usager. Le canal de contrôle dédié R-DCCH

(Reverse Dedicated Control Channel) transmet les informations de contrôle comme les mesures.

Finalement, le canal pilote R-PICH (Reverse Pilot Channel) transmet un signal utilisé comme

référence pour une détection cohérente des signaux à la station de base [17].

2.3.1.2 Canaux physiques sur le lien descendant

Sur le lien descendant (de la station de base vers le mobile), il existe également plusieurs

canaux physiques dédiés. Comme pour le sens montant le canal fondamental F-FCH (Forward

Fundamental Channel) et les canaux supplémentaires F-SCH (Forward Supplemental Channel)

sont les canaux de transmission des données de l'usager. Le canal de contrôle dédié F-DCCH

(Forward Dedicated Control Channel) transmet les informations de contrôle [21]. Le canal pilote

F-PICH (Forward Pilot Channel) transmet un signal utilisé comme référence pour une détection

cohérente des signaux. Puis le sens descendant dispose d'autres canaux dédiés par rapport au sens

montant: le canal de synchronisation F-SYNCH (Forward Synchronization Channel) qui est

utilisé par les terminaux mobiles afin de se synchroniser sur un même temps de référence initial,


29

les canaux de paging F-PCH (Forward Paging Channel) qui servent à envoyer des messages aux

mobiles lorsque ceux-ci ne sont pas encore affectés à un canal de trafic (fondamental ou

supplémentaire) et les canaux du quick paging F-QPCH qui améliorent la fonction du paging ; en

effet, Le mobile surveille un bit indicateur de pagination sur le F-QPCH pour déterminer s'il y a

une pagination prochaine dans la slot du canal de pagination, s'il y a un drapeau, le MS décode le

message général de pagination, sinon il va de nouveau dormir, ce qui augmente considérablement

l’autonomie de la batterie [17].

2.3.1.3 Caractéristiques des canaux FCH et SCH

Que ce soit dans le sens montant ou dans le sens descendant, les données sont transmises

sur le canal fondamental ou sur un canal supplémentaire. En cdma2000, sur ces canaux, les

données sont transmises sur des trames de longueur 20 ms.

De plus, notons que le canal fondamental est utilisé pour la transmission de données à

faible débit (voix par exemple) et opère avec un taux d'erreur par trames FER d'environ 1%.

Un canal supplémentaire quant à lui, est utilisé pour la transmission de données à plus

haut débit et opère avec un taux d'erreur par trames d'environ 5%. En effet, Le SCH (Supplemental

Channel) a l’avantage de régler le schéma de modulation, de codage et de contrôle de puissance, en

fonction des conditions de transmission du lien radio [21]. Ceci permet à un canal supplémentaire

SCH d’offrir un débit jusqu’à 16 fois plus élevé que celui d’un canal fondamental FCH

(Fundamental Channel), de l’ordre de 153.6 kbps à 307.2 kbps pour les révisions 0 et A [7]. Sur ces

canaux de transmissions des données, il existe plusieurs configurations du lien radio, autorisant

des débits fixés. Ces configurations sont celles de la norme cdma2000 et sont référencées dans le

standard IS-2000-2 du TIA, qui détaille la couche physique de la norme cdma2000.


[email protected]




30

2.3.2 La technologie 1x EV-DO

Afin de mieux analyser les performances offertes par la méthode d’accès 1xEV-DO, il est

impératif d’étudier les caractéristiques de la couche physique de cette technologie à travers les

structures des liens montant et descendant [19] [20].

Figure 2. 9 : la structure des canaux de la CDMA 1x EV-DO

Réf : « Performance of 1xev-do third-generation wireless high-speeddata systems », 2004.

2.3.2.1 Canaux physiques sur le lien descendant


31

Figure 2. 10 : la structure des canaux du lien descendant de la technologie 1x EV-DO


Les canaux du lien descendant contiennent un ou plusieurs canaux d’étalement de spectre

appelés code channels qui sont codés avec un pilot offset [21]. Ces canaux pilote permettent à une ou

plusieurs stations mobiles de communiquer simultanément avec la même station de base à travers

une allocation commune, partagée ou dédiée. L’usage de cette ressource radio est diversifié au

niveau de la technologie 1xEV-DO. En effet, un groupe de canaux pilote sert à l’allocation des

canaux de trafic aux stations mobiles. Cette allocation spécifie le nombre de ces canaux, la phase

du signal radio pour le processus de démodulation et identifie les critères d’évaluation de la

qualité de transmission. Lors d’une transmission radio quatre canaux pilote sont disponibles :

– Le canal F-PICH (Forward Pilot Channel) est omniprésent pour toute connexion au système

– Le canal F-TDPICH (Forward Transmission Diversity Pilot Channel) est alloué si la diversité de

transmission est présente

– Les deux autres canaux pilote supplémentaires F-APICH (Forward Auxiliary Pilot Channel) et F-

ATD-PICH (Auxiliary Transmit Diversity Pilot Channels) sont dédiés aux antennes intelligentes

(Smart Antenna)

Les canaux communs incluent aussi le canal F-SYNCH (Forward Synchronization Channel)

qui est utilisé par le terminal mobile pour acquérir les informations systèmes et un groupe de

canaux de diffusion et de radio recherche d’information de contrôle. Ce groupe comporte aussi

bien le canal F-PCH (Forward Paging Channel) qui assure la compatibilité avec la structure de

canaux des systèmes IS-95 du standard cdmaOne que les canaux F-BCCH (Forward Broadcast Control

Channel) et F-CCCH (Forward Common Control Channel) qui remplissent la même fonction de radio

recherche (pagination). La structure du lien descendant est illustrée à la figure 2.9. Ainsi la station


32

de base transmet le signal radio à travers de multiples canaux communs et d’autres dédiés pour

les usagers de sa zone de couverture. Il faut noter que les canaux fondamentaux (F-FCHs) sont

dédiés pour le support de la voix alors que les canaux supplémentaires (F-SCHs) sont réservés au

transfert de données [22]. La technologie 1xEV-DO alloue à chaque abonné un canal de trafic

composé des canaux suivants :

– 1 Forward Fundamental Channel (F-FCH) ;

– 0-7 Forward Supplemental Code Channels (F-SCHs) pour RC1 et RC2

– 0-2 Forward Supplemental Code Channels (F-SCHs) pour RC3 et RC9

2.3.2.2 Canaux physiques sur le lien montant

Figure 2. 11 : la structure des canaux du lien montant de la technologie 1x EV-DO


Par analogie à la diffusion de la station de base du signal radio, les terminaux mobiles

transmettent leurs signaux respectifs vers la station de base. La transmission de chaque terminal

mobile est identifiée par un code unique d’étalement de spectre. Cette distinction permet à la

station de base d’interagir, sans confusion, avec l’ensemble des terminaux mobiles qui se trouvent

dans sa zone de couverture. La technologie 1xEV-DO garantit une gestion efficace de la

puissance de transmission.

Le terminal mobile communique à la station de base les débits qu’il est en mesure de

supporter en fonction de sa condition de réception. Cette capacité de contrôler le débit permet


33

aux points d’accès de diffuser en permanence avec un maximum de puissance et assure ainsi des

débits importants pour les usagers qui disposent des meilleures conditions de réception. La

définition des attributs de la transmission sur les liens montant et descendant est établie

conjointement entre le point d’accès (station de base) et le terminal d’accès (terminal mobile). Le

terminal mobile mesure la puissance du canal pilote, et à travers un processus continu, il ajuste le

débit en fonction des conditions de ce canal. En effet, le terminal mobile évalue la qualité du

signal perçu à travers l’indice (Ec/Io). Cet indice reflète la condition de transmission ainsi que sa

qualité. Le terminal analyse en plus, les contraintes en terme de qualité de service (QoS), et plus

particulièrement, le débit binaire exigé par le service sollicité par l’utilisateur. L’évaluation de

l’indice (Ec/Io) combinée à la qualité de service exigée définit le taux de codage nécessaire au

terminal mobile, pour supporter le service dans ces conditions de transmission. Ce taux de

codage, est alors acheminé à la station de base à travers le canal RDI (Reverse Data Indicator). La

station de base, en fonction des ressources radio dont elle dispose, s’assure de satisfaire le taux de

codage exigé par le terminal mobile et la réponse est véhiculée sous forme d’information de

contrôle sur le canal DRC (Data Rate Control) [22]. La structure des canaux du lien montant est

illustrée à la figure 2.10.

Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons étudié les caractéristiques radio du réseau d’accès CDMA.

Nous avons mis le point, dans un premier lieu, sur la méthode d’accès radio CDMA, nous nous

sommes intéressés ensuite aux différents mécanismes nécessaires pour la mise en place du réseau

d’accès. Enfin, nous avons présenté les différents canaux logiques utilisés dans chacune des

technologies 1x RTT et 1x EV-DO.

Une fois le réseau d’accès radio CDMA mis en place, il s’agit de s’assurer, d’une manière

permanente, de sa bonne santé. D’où la nécessité d’une évaluation efficace des performances du

réseau. Le chapitre qui suit, présente les différentes méthodes d’évaluation des performances du

réseau d’accès radio CDMA. Cette étape constitue, en effet, l’une des plus importantes tâches

conditionnant la qualité de service d’un réseau d’accès.

34

Chapitre 3

L’évaluation des performances du réseau d’accès

radio CDMA

Dans tout système, la mesure des performances est primordiale pour le bon suivi des

opérations d’exploitation et de maintenance. Ainsi, l’évaluation des performances du réseau

d’accès radio CDMA, permet à l'opérateur, d'identifier les problèmes du réseau que le système de

gestion automatique d’anomalies de l’OMC n’arrive pas à détecter.

L'information recueillie tient compte de plusieurs aspects du réseau, afin qu'après analyse

détaillée de la mesure, on puisse procéder à une optimisation des paramètres du réseau. Ces

mesures donnent ainsi des idées au sujet de la charge dans les cellules radio, des congestions dans

le système, des performances de Handovers, et au sujet de beaucoup d'autres aspects.

Des contrôles de performance réguliers doivent être effectués après la mise en marche du

réseau et continuellement. Ces contrôles comprennent aussi bien l'évaluation de données

statistiques rassemblées dans les opérations d’exploitation et de maintenance du centre de l'

OMC, que les mesures directes au moyen des drives test.

En effet, les alarmes de l'OMC ne fournissant pas toutes les informations requises pour un

meilleur diagnostic de l’état du réseau, les indicateurs de performances sont visualisés chaque 24

heures pour un suivi journalier et toutes les heures pour un suivi ‘temps réel’.

Ainsi, dans ce chapitre, nous commencerons par lister les principaux indicateurs clés de

performance KPI pris en compte lors de l’optimisation du réseau, nous mettrons le point, par la

suite, sur les drives tests vu leur rôle important dans le maintien de la qualité de service, pour

enfin élaborer un cycle d’optimisation en se basant sur les KPI et sur les informations extraites du

Drive Test.

Chapitre 3 L’évaluation des performances du réseau d’accès Radio CDMA

35

3.1 Les indicateurs clés de performance

Le suivi du réseau CDMA est fait en permanence grâce aux indicateurs de performances.

Ces indicateurs sont très variés et touchent à toutes les composantes du réseau. Les indicateurs

les plus utilisés sont présentés ci-dessous. En fait, le but de cette partie est de définir les

indicateurs de performances clés du sous-système radio, cependant le plus important sera de les

corréler pour en tirer de précieuses informations sur la qualité, les performances, la capacité du

réseau etc.

3.1.1 Les principaux indicateurs de performance

Il existe plusieurs KPI qui reflètent la performance du réseau, nous citerons ici les plus

important :

Call Setup Success Rate

Le CSSR représente le taux d’établissement d’appel, le rapport entre le nombre d’appels réussis

et le nombre des tentatives d’appels :

CSSR= 00%1RequestNum

SuccessNum

Access Failure Rate

Le AFR représente le pourcentage des tentatives d’appels qui ont échouées, c’est le rapport entre

le nombre de tentative d’appels échoués sur le nombre total des tentatives d’appel :

AFR= 00%1RequestNum

ureNumAccessFail

Drop Call Rate (DCR)

Le DCR mesure le pourcentage des MS qui ont eu des interruptions d’appels anormales : Le

MS a réussi à établir l’appel, mais suite à un problème (Radio, Transmission…), il y a eu une

coupure d’appel.

Le DCR est le rapport des coupures TCH sur le nombre d’appels effectivement terminé :

DCR= 00%1cessNumRequestSuc

DropNum


36

Call Setup Time (CST)

Le CST représente le temps nécessaire pour l’établissement de l’appel.

Packets Lost Rate (UL and DL)

Le PLR représente le taux des paquets perdus sur le nombre total des paquets envoyés, il est

mesuré pour les deux sens : uplink et en downlink.

Mobile Rx Power

Il représente la puissance reçue par le mobile.

Mobile Tx Power

Il représente la puissance transmise par le mobile.

Composite EcIo

Le EcIo représente le taux de l’énergie par chip sur les interférences, le mobile le reçoit sur le

canal pilot.

C/I

Le C/I représente le taux de l’énergie par carrier sur les interférences, il mesure la puissance du

canal pilot.

Rx RLP Throughput

Il représente le débit reçu par le mobile sur le lien descendant.

Frame error rate (FER)

Le FER représente le taux d’erreur par trame.

Intra BSC Soft Hand-off Success Rate

Il représente le taux de succès des Soft Hand-off au sein de la même BSC :

Intra BSC Soft Hand-off Success Rate= 00%1fSoftHandOf

tHandOffSuccessSof


37

Inter BSC Soft Hand-off Success Rate

Il représente le taux de succès des Soft Hand-off entre différentes BSC :

Inter BSC Soft Hand-off Success Rate= 00%1fSoftHandOf

tHandOffSuccessSof

Intra BSC Hard Hand-off Success Rate

Il représente le taux de succès des Hard Hand-off au sein de la même BSC : Intra BSC Soft

Hand-off Success Rate= 00%1fHardHandOf

dHandOffSuccessHar

Inter BSC Hard Hand-off Success Rate

Il représente le taux de succès des Soft Hand-off entre différentes BSC :

Inter BSC Soft Hand-off Success Rate= 00%1fHardHandOf

dHandOffSuccessHar

3.1.2 Les valeurs seuils des indicateurs

L'audit des indicateurs consiste à évaluer les performances du réseau mobile, identifier les

différentes causes qui l'affectent ainsi que les éventuelles solutions. Pour cela, des valeurs seuils

sont définies par WANA pour chacun de ces indicateurs afin de maintenir la qualité de service

requise :


[email protected]




38

Tableau 3. 1 : Valeurs seuils des KPI

L’analyse des indicateurs de performance constitue une étape primordiale dans le

processus d’optimisation et permet à l’ingénieur d’identifier de manière exacte la nature du

problème affectant le réseau afin qu’il puisse apporter la solution adéquate.


39

3.2 Les drive tests

3.2.1 Définition des drive-tests :

Les drive-tests comme leur nom l’indique consistent en des tests sur les performances du

réseau en parcourant les rues avec une voiture, ils donnent des informations sur la voie

descendante entre la BTS et la MS.

Pour réaliser un drive test on a besoin de :

· Mobile(s) à trace: pour les mesures radio (mesures numériques)

. Un véhicule pour le déplacement

· Geographical position System GPS: pour la localisation géographique des points de mesures.

· Software spécial: pour l’acquisition, l’enregistrement et le traitement des mesures récupérées le

Software qu’on a utilisé est CNT pour plus d’informations sur ce logiciel veuillez vous référer à

l’annexe1.

Figure 3. 1 : Présentation des outils utilisés lors des drives tests

3.2.2 Les types du drive test

La nature du drive test dépend de l’information qu’on désire en extraire. Les principaux

types du DT sont : le Shakedown test et le cluster test.


40

3.2.2.1 Le Shakedown test

L’objectif du Shakedown Test est de vérifier que la station de base est fonctionnelle d’un

point de vue RF. Il s’agit, en effet, de tester et d’évaluer les éléments suivants :

a. Le taux des access-failures, le taux des Dropped-Calls et le temps du Call-Setup

seront mesurés pour s’assurer du bon fonctionnement de la station de base.

b. Le débit des données et le temps de latence seront mesurés pour s’assurer du bon

fonctionnement du data service

c. Chaque PN sera validé pour s’assurer qu’il a été transmis à travers l’antenne

appropriée et dans la bonne direction.

d. La puissance nominale de transmission et de réception sera vérifiée pour s’assurer

qu’il n’y a pas de problèmes de câblage d’antennes.

e. EcIo et FER seront vérifiés pour s’assurer qu’il n’y a pas de problèmes de bruit ni

d’interférences.

f. Les paramètres RF tels que: la liste des voisins, la fenêtre de recherche, et les

paramètres du handoff seront vérifiés pour s’assurer que la base de données est

mise à jour.

g. Les fonctionnalités du handoff seront testées pour s’assurer que la station de base

effectue le contrôle de l’appel correctement.

Toutes les BTS doivent, nécessairement, passer le Shakedown test qui comporte deux tests

(statique et dynamique) pour chaque secteur, porteuse et service. Ainsi, la configuration logicielle

de l’outil du drive test s’avère nécessaire. Cette configuration se présente comme suit :

a. Pour le test statique de la voix, le logiciel sera configuré pour des appels courts

de MARKOV d’une durée de 30 secondes, séparés avec un intervalle de temps

de 15s.

b. Pour le test statique des données, le logiciel sera configuré pour le IP Pinging et

les sessions FTP d’une durée de 5 minutes (2.5 minutes pour le lien montant et

2.5 minutes pour le lien descendant) pour valider le débit.

c. Pour le Drive Test (Voice and Data), le logiciel sera configuré pour des appels

longs (Markov Voice et FTP Data) de durée indéterminée avec recomposition

automatique du numéro en cas de déconnexion.


41

Les tests statiques avec appels séquentiels servent à configurer les temps d’initialisation

d’appel et d’occupation. Ces tests vérifient également le rapport de succès des appels, le rapport

de succès de pagination, le rapport de déconnexion d’appel, etc. Ils permettent ainsi de vérifier la

fiabilité du système à traiter les appels.

Les tests dynamiques ou DT avec appels longs testent la performance du handoff du

système. On s’intéresse durant ces tests particulièrement au rapport de déconnexion d’appel ainsi

qu’au rapport de succès du Handoff.

3.2.2.2 Le Cluster drive test

Le réseau est subdivisé en un ensemble de clusters (groupes) qui seront optimisé

indépendamment l’un de l’autre.

L’objectif du cluster drive test est d’optimiser les performances d’un cluster donné afin

d’atteindre les seuils d’acceptation déjà fixés. Les principaux éléments qu’on teste dans un cluster

drive test sont :

a. Les performances de la voix (Access-Failure, Dropped-Call rates, and Call-Setup

time )

b. Les performances de la Data (débit et autres)

c. La couverture du signal (puissance nominale de transmission et puissance de

réception)

d. Les différents types du Handoff (Softer Handoff et Soft Handoff)

La configuration du software du DT pour le cluster test est semblable à celle du

Shakedown test. La seule différence entre ces deux tests réside donc dans le fait que le

Shakedown test se restreint aux mesures de performance relatives à un seul site, tandis que le

Cluster test évalue la performance de l’ensemble du cluster en se déplaçant entre les différents

sites qui le composent.

Les éléments suivants doivent être pris en considération durant le drive test :

o Les chemins de test doivent être à l’intérieur de la couverture

o Éviter la répétition du même de trajet

o Parcourir le plus possible à travers les routes présentant des obstacles

o Rouler sur toute la région spécifiée

o Essayer de tester avec la même vitesse (30 à 50km/h)


42

3.3 Le cycle d’optimisation

L'évaluation prudente des données de mesure aidera à optimiser les performances de

réseau par la modification des paramètres du système. En effet, comme le nombre d'abonnés

augmente continuellement, la surveillance et le contrôle de ces paramètres devrait devenir une

procédure de maintenance permanente associant des corrections à la fois curative et préventive.

Pour ce faire, on a modélisé, durant notre stage, un cycle d’optimisation corrélant les différentes

informations extraites des drive tests avec les principaux indicateurs de performance.


[email protected]




43

Figure 3. 2 : Cycle d'optimisation

Conclusion

L’analyse des parcours de mesures permet de dégager un certain nombre d’hypothèses sur les

origines des problèmes rencontrés. Ces hypothèses sont vérifiées en étudiant les indicateurs de

performances et les données de l’ensemble des cellules couvrant les tronçons à problèmes. Cette

étude a pour but d’améliorer le fonctionnement du réseau en proposant des actions chiffrées et

réalisables.


44

Le chapitre qui suit, présente la méthode d’optimisation utilisée par WANA, et ceci en

illustrant son processus par des études de cas concrets élaborées durant le stage.

45

Chapitre 4

L’optimisation du réseau d’accès CDMA

Après avoir passé en revue dans le chapitre précédent les différents indicateurs de

performance ainsi que les méthodes de tests permettant la collecte des paramètres utiles pour

l’optimisation. Nous nous attarderons dans ce chapitre sur le processus de l’optimisation

proprement dit.

En fait, l'optimisation des réseaux d’accès constitue un enjeu important pour l’opérateur

car elle lui permet à la fois de minimiser ses coûts et de maintenir une qualité de service

acceptable, c’est aussi une étape des plus cruciales du cycle de vie d’un réseau cellulaire. Une fois

le réseau est opérationnel, l’opérateur doit veiller sur son bon fonctionnement. Ceci est nécessaire

afin de réaliser un suivi de la qualité de service et d’adapter le réseau aux différentes fluctuations

en vue de son amélioration et de son expansion.

Dans ce cadre, nous verrons en premier lieu la méthodologie générale de l’optimisation

puis nous la mettrons en pratique, dans un second lieu, dans des cas réels traités durant notre

stage à WANA.


[email protected]



46

Chapitre 4 L’optimisation du réseau d’accès CDMA

47

4.1 Les étapes d’optimisation d’un réseau CDMA

L’optimisation du réseau est une étape fondamentale dans le cycle de vie de n’importe

quel réseau cellulaire, il est donc important de bien la structurer afin d’en tirer la maximum de

profit.

La figure 4.1 illustre les différentes étapes nécessaires pour l’optimisation d’un réseau CDMA :

Figure 4. 1 : Processus d’optimisation

4.1.1 l’analyse des exigences

Cette étape consiste à :

o Rassembler les informations relatives à la couverture

o Rassembler les informations des différents sites du réseau actuel

o Rassembler les paramètres de configuration du système

o Rassembler les problèmes existant dans le réseau actuel

o Confirmer le standard d’acceptation du projet

o Confirmer le test des paramètres de configuration

En effet, il s’agit dans cette étape de collecter les différents paramètres et informations de tous

les éléments du réseau et d’élaborer la version finale du standard d’acceptation du projet.

Plan de travail

Analyse des exigences

Choix des régulations

Balayage du spectre

Contrôle des paramètres radio

Contrôle de chaque site

Test de calibration

Évaluation avant optimisation

Optimisation par groupe

Optimisation totale et évaluation après optimisation

Acceptation du projet

Archivage des données


48

4.1.2 Choix des régulations

Dans cette étape il s’agit de déterminer le flux pratique selon le rapport d’analyse des

exigences et autres informations.

4.1.3 Plan du travail

Dans cette étape, on établit un plan de travail selon l’enchaînement du flux.

4.1.4 Balayage du spectre

Sous la condition d’être autorisé par l’abonné, le balayage de spectre consiste à scanner

et confirmer la fréquence qu’on veut utiliser pour garantir un nettoyage des fréquences.

4.1.5 Contrôle des paramètres radio

Le but de cette étape est de confirmer l’exactitude des paramètres du Background.

Les paramètres à vérifier sont :

o Les paramètres de la BSC et des cellules, spécialement les paramètres de la cellule

o Les paramètres relatifs au service des données et de la voix

o L’ensemble des PN, la fenêtre de recherche et le préfixe du canal d’accès

4.1.6 Contrôle des sites

L’objectif du contrôle des sites est de garantir le fonctionnement normal de toutes les

BTS.

Les éléments à vérifier sont :

o La connexion de l’antenne et du feeder, l’azimut de l’antenne

o Le handoff et l’énergie de transmission et de réception du signal.

o Le bon fonctionnement du système (s’assurer quìl n’y a pas d’alarme d’anomalie telle que

l’alarme du taux d’onde stationnaire, l’alarme de puissance insuffisante etc.)

4.1.7 Test de calibration

Il comporte les tests suivants :

o Test de Correction de l’antenne

o Test des Pertes moyennes de pénétration de la carrosserie du véhicule

o Test des Pertes de pénétration des immeubles

4.1.8 Evaluation avant optimisation

Il s’agit dans cette étape d’évaluer le réseau avant l’optimisation et obtenir l’état du

fonctionnement pratique du réseau pour une comparaison commode entre la Pré-optimisation

est l’optimisation postérieure.


49

4.1.9 L’optimisation par groupes

L’objectif de cette optimisation est de résoudre les problèmes du réseau selon les

différentes régions. En effet, le réseau est subdivisé en groupes avec un max de 19 BTS pour

chaque groupe. Le chevauchement est nécessaire entre les groupes voisins. La division des

groupe est liée a la pratique généralement basée sur le terrain et les obstacles ou les problèmes

rencontrés durant la période d`évaluation. Cependant, il est recommandé de la prendre en un seul

groupe une région présentant des exigences particulières.

L’optimisation des différents groupes peut être réalisée simultanément ou séparément

selon les ressources et les temps de réalisation.

Les éléments à analyser durant cette étape sont :

o La couverture sur les liens montants et descendants

o La couverture des Pilots

o La pollution des Pilots

o Le rapport du soft handoff

o La puissance de transmission du mobile Tx

o Le FER sur les liens montants et descendants

o Le rapport de déconnexion d’appel

o Le rapport des appels avec succès

o Le rapport des paginations avec succès

o Le temps d’accès

4.1.10 Optimisation totale et évaluation après optimisation

Après avoir optimisé les différents groupes, il s’agit à ce stade de corréler les différentes

informations extraites pour pouvoir procéder à une optimisation globale. Une fois cette

optimisation faite, on évalue encore une fois le réseau global.

4.1.11 Acceptation du projet

Dans cette étape, on effectue le test d’acceptante pour vérifier que les indicateurs de

performance du réseau respectent les seuils que l’opérateur s’est fixé dans l’étape d’analyse des

exigences.

4.1.12 Archivage des données

Les données relatives à lòptimisation du réseau doivent être archivées après

làcceptation pour une utilisation ultérieure.


50

4.2 Traitement de cas réels

Après avoir vu dans ce qui précède la méthodologie d’optimisation ainsi que les différents

KPI utilisée par WANA, nous allons à présent illustrer son processus par des étude de cas

concrets élaborées durant notre stage.

Nous verrons dans un premier lieu le cas de la ville d’Agadir ou WANA a déployé la

CDMA 1xRTT, et puis nous verrons, dans un second lieu le cas de la ville de Rabat ou nous

aurons à traiter l’optimisation de la CDMA 1xEV-DO.

4.2.1 Agadir

Dans la ville d’Agadir, on s’est focalisé dans notre étude sur le Cluster 1 qui comporte

plusieurs sites selon le schéma suivant :

Figure 4. 2 : Les différents sites du Cluster 1


[email protected]




51

4.2.1.1 Shakedown test

Durant le shakedown test qu’on a pratiqué sur les différents sites du Cluster 1, il s’est

avéré que quelques sites présentaient des anomalies en terme de Ec/Io comme l’indique le

tableau suivant :

Tableau 4. 1 : Ec/Io des sites du Cluster 1

4.2.1.2 Analyse du problème et solution

Les sites qui présentaient des problèmes sont les sites dont les antennes présentaient un

tilt égal à 0°.

En fait, les antennes qui ont un tilt nul ne couvrent pas les points à proximité du site et

engendrent ce qu’on appelle le PN pollution; elle ont en effet un large espace de couverture ce

qui crée des problèmes d’interférences et donc élève le Io et par conséquent diminue le Ec/Io.

Pour remédier à ce problème, on downtilt les antennes par un tilt optimal qu’on calcule

pour chaque antenne


52

Tableau 4. 2 : Changement des tilts

Site ID

Secteur 1 Secteur 2 Secteur 3

Tilt1 Original

Tilt1 optimisé

Tilt2 Original

Tilt2 optimisé

Tilt3 Original

Tilt3 optimisé

AGA-0003 0 2 0 2 3 7

AGA-0004 0 5 0 5 0 7

AGA-0005 0 6 0 5 0 6

AGA-0012 3 4 3 6 3 3

AGA-0031 0 3 0 4 0 7

4.2.1.3 Cluster test

Nous avons effectué deux drive tests : le premier a été effectué avant la modification des tilts et

l’autre après.

A titre de comparaison nous présenterons les principaux KPI pour les deux phases : Avant

optimisation et après optimisation.

Rx Power

Figure 4. 3 : Rx avant et après optimisation Avant optimisation Après optimisation


53

Nous constatons d’après les deux figures que le Rx Power s’est nettement amélioré surtout

autour du site AGA-0031.

Composite EcIo

Figure 4. 4 : EcIo avant optimisation


54

Figure 4. 5 : EcIo après optimisation

Figure 4. 6 : Comparaison entre EcIo avant et après optimisation

Contrast between before and after optimization on Ec/Io in aga(%)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

before optimization 46.04 35.68 11.43 3.27 1.82 1.76

after optimization 57.40 31.22 7.97 1.83 1.11 0.48

+INF~-6 -6~-8 -8~-10 -10~-12 -12~-15 -15~-INF

Nous constatons d’après les figures que le EcIo s’est nettement amélioré après optimisation.

4.2.1.4 Conclusion

D’après notre étude de ce cas, nous avons constaté que le réglage des tilts constituait la

source majeure du problème de couverture (over coverage), dans la plupart des cas il constitue un

point déterminant dans l’amélioration des performances du réseau d’accès.


55

4.2.2 Rabat

Dans le Cluster qu’on a choisi dans la ville de Rabat, on trouve 13 sites ou a été déployée

la CDMA1x EV-DO comme l’illustre la figure ci-après :

Figure 4. 7 : Distribution des sites EV-DO à Rabat

4.4.2.1 Cluster test

Durant le Cluster test qu’on a pratiqué sur les différents sites, on a collecté les mesures

des principaux paramètres EV-DO qui sont : Active PN count, C/I, Rx RLP Throughput :

Active PN Count

Active PN Count nous renseigne sur le nombre de PN auquel le mobile est rattaché,

l’optimale est d’avoir au maximum 3 Active PN, on remarque d’après les figures que l’état

optimal est déjà atteint, ceci s’explique par le fait que l’optimisation déjà faite sur la CDMA

1xRTT a influé positivement sur les performances de la CDMA1x EVDO.


56

Figure 4. 8 : Active PN count

Active PN Count

58.03

35.05

6.92

0

58.03

93.08

100 100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4

Range

Percentile(%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Percentile(%)Cumulative Percentile(%)


[email protected]




57

Best C/I :

Figure 4. 9 : C/I dans le cluster considéré

En effectuant un Zoom sur les régions présentant le C/I le plus médiocre, on constate qu’on a

un problème de couverture autour des sites RAB0010 et RAB0021 comme illustré dans la

figure4.10 :

Figure 4. 10 : Zoom autour des sites RAB0010 et RAB0021


58

Rx RLP Throughput

Figure 4. 11 : Rx Throughput


59

Rx RLP Throughput

0 1.7

11.11 10.5615.13

21.19 21.71

10.555.44 2.61

0 1.7

12.81

23.37

38.5

59.69

81.4

91.9597.39 100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

(+INF, 2457.6)

[2457.6, 1843.2)

[1843.2, 1228.8)

[1228.8, 921.6)

[921.6, 614.4)

[614.4, 307.2)

[307.2, 153.6)

[153.6, 76.8)

[76.8, 38.4)

[38.4, -INF)

Range

Percentile(%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Percentile(%)Cumulative Percentile(%)

Nous constatons que le débit sur le lien descendant est assez mauvais surtout autour des

sites RAB0010 et RAB0021.

4.4.2.2 Origine du problème et proposition de solution

L’indicateur C/I constitue un paramètre décisif en matière de performance du réseau

CDMA1x EV-DO, ainsi dans les régions qui ont un faible C/I, le débit sur le lien descendant

(Rx Throughput) a tendance à diminuer.

Les sites qui présentent des problèmes sont RAB0010 et RAB0021.

Il est a noté que le site RAB0010 n’est pas un site EV-DO, ce qui constitue un point de

discontinuité de la couverture EV-DO, ainsi nous proposons de déployer la EV-DO dans

ce site pour améliorer le C/I afin d’assurer un service continu de la EV-DO.

D’après les rapports provenant du OMC (operation maintenance center), il s’est avéré

que la carte CHM (voir annexe) du site RAB0021 n’était plus opérationnelle et par

conséquent ne pouvait fournir les services EV-DO. Il est de ce fait primordial de régler le

problème du CHM afin de garantir un taux normal de C/I.

4.4.2.3 Conclusion

A l’issue de notre étude de ce cas, nous pouvons dire que l’optimisation qui s’est faite

après le déploiement de la CDMA 1xRTT a nettement facilité l’optimisation de la CDMA 1xEV-

DO, le problème majeur était celui de la discontinuité du service EV-DO qui se résoudra en


60

déployant la EV-DO dans le site RAB0010 et le problème matériel du site RAB0021 qu’il faut

résoudre le plus tôt possible.


[email protected]



61

Conclusion générale

Dans notre mémoire, nous avons tout d’abord retracé le chemin d’évolution des standards de

CDMAOne (IS-95) au CDMA2000 (1xRTT et 1xEV-DO). Puis nous avons présenté les caractéristiques

du réseau d’accès CDMA. Ensuite, nous avons développé une étude complète des méthodes d’accès radio,

en mettant l’accent sur la technique d’accès CDMA.

Par la suite, nous avons listé les différents indicateurs de performance ainsi que les différents types

de Drive Test qui constituent une référence pour le processus d’optimisation pour enfin concrétiser notre

travail par le traitement de cas réels d’optimisation des deux normes CDMA1xRTT et 1xEV-DO.

Une perspective future de notre travail nous conduira à l’amélioration des performances illustrées à

travers les résultats obtenus. En effet, après avoir analysé la dépendance entre les caractéristiques radio et

techniques de la technologie CDMA et la performance qu’elle affiche, nous sommes bien placé pour

explorer les possibilités d’améliorer ces performances. Les recherches ne cessent de progresser dans des

champs tels que le codage, la modulation, le contrôle et la correction d’erreur et d’ordonnancement.

Une extension de notre effort d’analyse pourrait se baser sur ces recherches pour proposer une

nouvelle configuration, avec ces éléments techniques fondamentaux. Ainsi, la technologie CDMA

continuera à se positionner comme un potentiel évolutif qui permet d’élaborer la base des futurs réseaux

mobiles en vue de supporter les services et applications évolués.

62

BBiibblliiooggrraapphhiiee ::

[1] Pierre, S., « Réseaux et systèmes informatiques mobiles, fondements , architecture et applications »,


[2] Gupta, P. et P. Kumar, « Capacity of wireless networks », 1999.

[3] Rom, R. et M. Sidi, « Multiple access protocols : Performance and analysis (book review) »,

SIGMETRICS Performance Evaluation Review, 20(3), p. 5–6, 1993.

[4] GARG, V. K., « Is-95 cdma and cdma 2000 cellular/pcs systems implementation », Pearson

Education, 2004.

[5 ] Povey, H., « Overview of cellular cdma », 291-302, , p. 40, may 1991.

[6] Salgado, H., M. Sirbu et J. Peha, « Spectrum sharing through dynamic channel assignment for open

access to personal communications services », 1995.

[7] Vieri Vanghi, Aleksander Damnjanovic, B. V., « The cdma2000 system for mobile communications »,

Prentice Hall Communications Engeneering and Emerging Technologies Series, 2004.

[8] Adachi, F. et N. NAKAJIMA, « challenges of wireless communications », - imt-2000 and beyond.

[9] 3GPP. http://www.3gpp.org

[10]3GPP2. http://www.3gpp2.org

[11]Yoshimura, M. et N. Higaki, « High-performance and data-optimized 3rd-generation mobile

communication system : 1xev-do », 2004.

[12] H Holma et Antti Toskala, « WCDMA for UMTS ». Wiley, 2000.

[13] Le SDA : « schéma directeur de l’architecture de WANA ».

[14] IETF. http://www.ietf.org/rfc.html

[15] Encyclopédie Wilkipédia

[16] QUALCOMM, « The Technical Case For Convergence Of Third Generation.Wireless Systems Based

On CDMA », 1998, www.qualcornm.com.

[17] MSc_Esposito_2003_March_27.pdf

[18] CHANG P-R., WANG C., « Adaptive Fuzzy Proportional lntegral Power Control for a Cellular

CDMA System with Time Delay » , IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vo1.14, n09,

décembre 1996.

[19] Bi, Q. et S. Vitebsky, « Performance of 1xev-do third-generation wireless high-speeddata systems »,

2004.

[20] Langer, J. et G. Larsson, « Cdma2000-a world view », 2002.

http://www.3gpp.org/

http://www.3gpp2.org/

http://www.ietf.org/rfc.html

63

[21] Project, I. W., « The book of visions 2000 - visions of the wireless world – an invitation to participate

in the making of the future of wireless communications ».

[22] 3rd Generation Partnership Project 2 (3GPP2), « Cdma2000 high rate packet data air interface

specification », october 2000.

[23] ADACHI F., « Transmit Power Efficiency of Fast Transmit power Controlled DS CDMA Reverse

Link B », IElCE Transactions Fundamentals, vol. E80-A, n°12, décembre 1997

Autres projets sur : comwww.Proojets.

[email protected]



64

AAbbrréévviiaattiioonnss

A

AAA Authentificaction, Authorization, and Accounting

AMPS Advanced Mobile Phone Services

B

BSC Base Station Controller

BSS Base Station Subsystem

C

CDMA Code Division Multiple Access

D

DL Downlink

DS Direct Spread

F

FER Frame Error Rate

FA Foreign Agent

FCH Fundamental Channel

FDMA Frequency Division Multiple Access

G

GPS Generalized Processor Sharing

GSM Global System for Mobile Communication

GPRS General Packet Radio System

H

HA Home Agent

HLR Home Location Register

I

IMT International Mobile Telecommunications

65

IP Internet Protocol

K

KPI Key Performance Indicator

L

LLC Logical Link Control

M

MSC Mobile Switch center

P

PDSN Packet Data Serving Node

PN Pseudorandom Noise

PPP Point to Point Protocol

Q

QoS Quality of Service

R

T

TDMA Time Division Multiple Access

U

UMTS Universal Mobile Telecommunications System

66

LLiissttee ddeess FFiigguurreess

Figure 1. 1 : Evolution des réseaux mobiles .............................................................................................................4 Figure 1. 2 : CDMA network ................................................................................................................................... 10

Figure 2. 1 : Accès multiple par répartition de fréquence ................................................................................... 16 Figure 2. 2 : Accès multiple par répartition de temps .......................................................................................... 17 Figure 2. 3 : Accès multiple par répartition de code ............................................................................................ 18 Figure 2. 4 : Etalement de spectre par séquence directe ...................................................................................... 20 Figure 2. 5 : Contrôle de puissance en boucle ouverte ........................................................................................ 23 Figure 2. 6 : Contrôle de puissance en boucle fermée ......................................................................................... 24 Figure 2. 7 : Principe du soft handover dans un système CDMA ..................................................................... 26 Figure 2. 8 : la structure des canaux de la CDMA 1x RTT ................................................................................. 28 Figure 2. 9 : la structure des canaux de la CDMA 1x EV-DO ........................................................................... 30 Figure 2. 10 : la structure des canaux du lien descendant de la technologie 1x EV-DO ................................ 31 Figure 2. 11 : la structure des canaux du lien montant de la technologie 1x EV-DO .................................... 32 Figure 3. 1 : Présentation des outils utilisés lors des drives tests ........................................................................ 39 Figure 3. 2 : Cycle d'optimisation ............................................................................................................................ 43 Figure 4. 1 : Processus d’optimisation .................................................................................................................... 47 Figure 4. 2 : Les différents sites du Cluster 1 ........................................................................................................ 50 Figure 4. 3 : Rx avant et après optimisation .......................................................................................................... 52 Figure 4. 4 : EcIo avant optimisation ..................................................................................................................... 53 Figure 4. 5 : EcIo après optimisation ..................................................................................................................... 54 Figure 4. 6 : Comparaison entre EcIo avant et après optimisation ................................................................... 54 Figure 4. 7 : Distribution des sites EV-DO à Rabat ............................................................................................ 55 Figure 4. 8 : Active PN count .................................................................................................................................. 56 Figure 4. 9 : C/I dans le cluster considéré ............................................................................................................. 57 Figure 4. 10 : Zoom autour des sites RAB0010 et RAB0021 ............................................................................. 57 Figure 4. 11 : Rx Throughput .................................................................................................................................. 58

Figure an 1. 1 : Schéma de principe d'un récepteur de Rake .............................................................................. 69 Figure an 2. 1 : Prise d’écran des principales fenêtres de l’outil CNT ............................................................... 71 Figure an 2. 2 : fonction d’affichage géographique en temps réel (outdoor).................................................... 72 Figure an 2. 3 : fonction d’affichage géographique en temps réel (indoor) ...................................................... 73 Figure an 2. 4 : Configuration du test de service .................................................................................................. 74 Figure an 2. 5 : Affichage en temps réel du processus d’appel ........................................................................... 75 Figure an 2. 6 : Fonction de collecte d’information et dàffichage .................................................................... 76 Figure an 2. 7 : Prise d’écran des principales fenêtres de l’outil CNA ............................................................... 77 Figure an 2. 8 : Prise d’écran des fenêtre d’analyse géographique ...................................................................... 78 Figure an 2. 9 : Affichage géographique des appels sortants .............................................................................. 79 Figure an 2. 10 : Affichage géographique du retard de lìnterface air ............................................................... 80 Figure an 2. 11 : Prise d’écran de la fenêtre permettant l’analyse des pilots ..................................................... 81

67

Figure an 2. 12 : Prise d’écran de la fenêtre permettant l’analyse de la liste des voisins ................................. 82 Figure an 2. 13 : Prise d’écran de la fenêtre permettant l’analyse du « PN pollution » ................................... 83 Figure an 2. 14 : Prise d’écran de la fenêtre permettant l’analyse du Handoff ................................................. 84 Figure an 3. 1 : Tiltage d’antennes .......................................................................................................................... 86

LLiissttee ddeess ttaabblleeaauuxx

Tableau 1. 1 : Les systèmes de la 1ère génération ....................................................................................................5 Tableau 1. 2 : Les technologies de la 2ème génération ...........................................................................................6 Tableau 1. 3 : La norme IS-95 ....................................................................................................................................6 Tableau 1. 4 : Evolution des technologies CDMA ..................................................................................................8 Tableau 1. 5 : Les principales différences techniques entre UMTS et CDMA 2000 ..........................................9 Tableau 3. 1 : Valeurs seuils des KPI ..................................................................................................................... 38 Tableau 4. 1 : Ec/Io des sites du Cluster 1 ............................................................................................................ 51 Tableau 4. 2 : Changement des tilts ........................................................................................................................ 52


[email protected]



68

Annexe 1 : Le récepteur de RAKE

Dans les systèmes à spectre étalé CDMA, la période de chip est généralement nettement plus

petite que la dispersion du canal. Ceci signifie qu'entre deux échos d'un même signal, plusieurs périodes de

chips se sont écoulées.

Cette propriété, ajoutée à celle de corrélation peu élevée des trames lorsque I'on se décale ne serait-ce que

d'un chip, permet de dissocier 2 échos qui seraient séparés d'au moins une période de chip. Ainsi les

différents délais de propagation dans le canal fournissent plusieurs versions du signal à la réception. C'est

ce que I'on appelle la diversité temporelle.

L'idée est alors de combiner ces différents signaux afin d'améliorer le rapport signal sur bruit à la

réception. Pour ce faire, Price et Green ont eu recours à ce qu'ils ont appelé un récepteur de Rake

constitué d'un certain nombre de corrélateurs (corrélation entre l'entrée et les séquences PN décalées) qui

tentent de s'aligner sur différents échos ou chemins. Le récepteur de Rake présenté à la Figure 4-8

comporte M << doigts 33, c'est à dire qu'il est capable de détecter au maximum M échos différents.

69

Figure an 1. 1 : Schéma de principe d'un récepteur de Rake

Les M sorties des corrélateurs sont ensuite pondérées afin d'améliorer l'estimation. La démodulation ainsi

que la décision finale est ainsi basée sur la somme pondérée des corrélateurs [23].

Si à un instant donné, l'un des chemins est altéré par des évanouissements importants, il se peut qu'il n'en

soit pas de même pour tous les échos. Grâce au système de pondération on pourra donc limiter l'influence

de l'écho imparfait en privilégiant les chemins puissants.

Notons Z, Z ', ..., Zm, les sorties des M corrélateurs. Elles sont pondérées par les coefficients a,a,..-, aM

respectivement. Le signal global Z' s'exprime alors de la manière suivante :

Les coefficients am sont normalisés de telle sorte que leur somme soit constante et unitaire comme le

montre l'équation suivante :

70

Annexe 2 : Les outils d’optimisation

Le constructeur ZTE qui a fournit le réseau de WANA en matière d’équipements CDMA, a conçu

une série de logiciels dits ZXPOS dédiés à lòptimisation du réseau CDMA. Les logiciels avec lesquels on

a travaillé durant notre stage sont : le ZXPOS CNT pour le drive test, et le ZXPOS CNA dédié à l’analyse.

1 ZXPOS CNT

1.1 Fonction et but

71

Le CNT permet l’affichage précis des données géographique, en temps réel pour une bonne et

rapide connaissance de l’état du réseau afin de faciliter la localisation du problème.

Figure an 2. 1 : Prise d’écran des principales fenêtres de l’outil CNT

1.2 Les principales caractéristiques de CNT

o Supporte CDMA IS-95A/B, cdma2000-1X; 1x EV-DO, 1x EV-DV Évolutif

o Supporte tous les mobiles conformes avec les standards de la série de Qualcomm

o Affiche les paramètres géographiques avec différentes couleurs en temps réel

o Permet la collection rapide des informations GPS, et le diagnostic du mobile et des informations

de la couche du service des données; affiche en temps réel des données du DT en mode textuel

ou graphique

o Offre une couche puissante avec 3 messages : décodage des messages en temps réel, filtrage et

affichage classifié

o Scanne les 512 PN offsets, Affiche les fingers de chaque PN avec retard, Ec, information sur

Ec/Io etc

o Fournit la fonction d’alarme

72

1.2.1 Affichage géographique en temps réel (outdoor)

Figure an 2. 2 : fonction d’affichage géographique en temps réel (outdoor)

Cette fonction consiste en l’affichage Dynamique des données relatives au DT tout en précisant, en

temps réel, la connexion avec les différents voisins.

1.2.2 Affichage géographique en temps réel (indoor)

73

Figure an 2. 3 : fonction d’affichage géographique en temps réel (indoor)

Cette fonction permet une édition flexible du trajet avec localisation rapide des positions indoor.

1.2.3 Fonctions de Test du Service

Le CNT permet de faire des plans de test flexibles en fonction de la configuration qu’on désire.


[email protected]



74

Figure an 2. 4 : Configuration du test de service

75

Le CNT permet également l’affichage en temps réel du processus d’appel et garantit par conséquent une

détection rapide de la raison d’échec de l’appel.

Figure an 2. 5 : Affichage en temps réel du processus d’appel

76

Une autre fonctionnalité du CNT, s’inscrivant dans le cadre des fonctions de test du service,

consiste à afficher en temps réel les événements anormaux qui se produisent pendant le test.

1.2.4 Fonction de collecte d’information et dàffichage

Figure an 2. 6 : Fonction de collecte d’information et dàffichage

77

2 ZXPOS CNA1

2.1 Fonction et but

Le CNA sert à analyser le réseau intelligemment en se basant sur les données extraites à partir du

DT ainsi que les autres données nécessaires pour une optimisation efficace.

F

Figure an 2. 7 : Prise d’écran des principales fenêtres de l’outil CNA

2.2 Les principales caractéristiques de CNA

o Supporte CDMA IS-95A/B, cdma2000-1x; 1x EV-DO, 1x EV-DV extensible

o Analyse basée sur les données du DT, OMC, simulation, informations sur les sites, information du

SIG etc.

o Compatible avec le format des données collectées par l’outil du DT

o Permet l’affichage synchrone de la carte, des tables et des différents graphe offrant ainsi à

l’ingénieur un moyen souple pour une analyse multi méthodes

o diagnostic du Pilot et analyse des différents messages circulant sur l’interface Um incluant le sync,

paging, accès et canaux de trafic

78

o analyse de la déconnexion d’appel, d’échec d’accès et du Handoff

o fournit des statistiques et des rapports relatifs à différentes régions géographiques et à différentes

périodes de temps, permet aussi d’exporter ces rapports en format Excel ou Word

2.2.1 Analyse géographique

Le CNA Fournit les différentes options nécessaires pour une optimisation efficace. Parmi ces

options on trouve :Zoom, Offset, Select. Il permet également l’association automatique de la couche de la

carte des données avec la couche de la carte des cellules par PN

Figure an 2. 8 : Prise d’écran des fenêtre d’analyse géographique

79

2.2.2 Affichage géographique des appels sortants

Figure an 2. 9 : Affichage géographique des appels sortants


[email protected]



80

2.2.3 Affichage géographique du retard de lìnterface air

Figure an 2. 10 : Affichage géographique du retard de lìnterface air

81

2.2.4 Les fonctions dànalyse

Le CNA permet l’analyse des pilots (le plus fort Ec/Io)

Figure an 2. 11 : Prise d’écran de la fenêtre permettant l’analyse des pilots

82

Le CNA permet également l’analyse des erreurs de la liste des voisins

Figure an 2. 12 : Prise d’écran de la fenêtre permettant l’analyse de la liste des voisins

83

Parmi les fonctions d’analyse offertes par l’outil CNA, on trouve l’analyse du phénomène de « PN

pollution »

Figure an 2. 13 : Prise d’écran de la fenêtre permettant l’analyse du « PN pollution »


[email protected]



84

L’analyse du HANDOFF est aussi l’une des tâches prises en compte par l’outil CNA

g

Figure an 2. 14 : Prise d’écran de la fenêtre permettant l’analyse du Handoff

85

Annexe 3 : les antennes

1 Les types d’antennes

Chaque station de base a son propre système d’antenne. Les types de ces antennes sont déterminés

en fonctions des objectifs de couverture. Ainsi, le choix de l’antenne est conditionné par ses

caractéristiques telles que l’ouverture à 3db dans les plans horizontal et vertical, le gain, le diagramme de

rayonnement, le type de tiltage, et le type de la diversité.

Les types d’antennes les plus généralement utilisés sont :

Les antennes omnidirectionnelles.

Les antennes directionnelles.

2 La hauteur de l’antenne

Le rayonnement de l’antenne est, en général, modifié par l’environnement entourant l’antenne :

murs, bâtiments, corps, obstacles…Ainsi, il est recommandé de dégager l’antenne de ces contraintes en

jouant sur sa hauteur, à condition que la différence entre celle ci et la hauteur nominale (hauteur prédite du

site) soit de 15%.

3 Le tiltage de l’antenne

Quand l'antenne est montée verticalement, le lobe principal du diagramme de rayonnement est

contenu dans un plan horizontal commençant au point central de l'antenne.

Cependant, l’antenne doit être dégagée de tout obstacle pouvant nuire à la qualité de sa couverture. Pour

ceci, il est, souvent, recommandé, d’incliner l’antenne de quelques degrés vers le bas afin de bien couvrir le

sol et ainsi limiter la couverture. Cette opération est dite le down tilt .

Dans d’autres cas, le lobe principal de l’antenne doit être remonté de quelques degrés, afin que

l’antenne puisse couvrir des zones lointaines. Dans ce cas on appelle cette action le up tilt.

86

Le tiltage peut être mécanique ou bien obtenu électriquement en jouant sur les déphasages des signaux

sur les différents dipôles constituant l’antenne.

Figure an 3. 1 : Tiltage d’antennes

87

4 La diversité

La liaison montante est généralement plus difficile à assurer que la liaison descendante, car la

puissance des terminaux est limitée. Pour améliorer la réception uplink par la BTS, les antennes ont

besoin de la diversité. Or il existe deux types de diversité :

4.1 La diversité d’espace

Cette technique est destinée à combattre les évanouissements de Rayleigh. Elle consiste en

l'utilisation de deux antennes de réception suffisamment espacées, pour que les signaux reçus sur chacune

d’elles subissent une statistique de fading indépendante. La sélection d’un signal plutôt qu’un autre peut

s’effectuer suivant deux méthodes : sélection de la meilleure réception instantané, ou combinaison des

réceptions.

4.2 La diversité de polarisation

Son objectif est le même que celui de la diversité d’espace, sauf pour ce type de diversité, on utilise

une seule antenne de réception qui est sensible à deux directions de polarisation orthogonales entre elles.

Une telle antenne est constituée de deux réseaux de dipôles : le premier réseau capte la composante du

champ électrique orientée à - 45° par rapport à la verticale et le second capte la composante à + 45°.


[email protected]



Documents

57758145 Etude Et Optimisation Radio Du Reseau CDMA de WANA