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Projet fin d‟études : Planification est Optimisation de Réseau 3G « Analyse des Drive Tests est des KPIs »
INPT Juin 2010 1
Table des Matières
Tables des figures
Table des Tableaux
Introduction générale
Chapitre 1 : Etude des fonctionnalités d‟UMTS et HSDPA
1. Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) ............................................................................... 7
1.1 Introduction ............................................................................................................................................. 7
1.2 Attribution De Fréquences ...................................................................................................................... 7
1.3 Architecture UMTS: ............................................................................................................................... 8
1.3.1 Réseau d‟accès UTRAN ................................................................................................................. 9
1.3.2 Réseau Cœur : ............................................................................................................................... 10
1.4 Les Principes Du W-CDMA ................................................................................................................ 11
1.4.1 CDMA ........................................................................................................................................... 11
1.5 Les canaux WCDMA ............................................................................................................................ 14
1.5.1 Les Canaux Logiques .................................................................................................................... 15
1.5.2 Les canaux de transport : ............................................................................................................... 16
1.5.3 Les Canaux physiques ................................................................................................................... 16
1.6 Contrôle de puissance ........................................................................................................................... 18
1.6.1 Contrôle de puissance en boucle ouverte (Open Loop Power Control) ........................................ 19
1.6.2 Contrôle de puissance en boucle fermée (Closed Loop Power Control ) ..................................... 19
2. High Speed Downlink Packet Access ........................................................................................................... 20
2.1 Les principes généraux de l‟HSDPA : .................................................................................................. 20
2.1.1 TTI court ....................................................................................................................................... 20
2.1.2 La transmission de canal partagé .................................................................................................. 20
2.1.3 Modulation et codage adaptatif (AMC) ........................................................................................ 21
2.1.4 Modulation d‟ordre plus élevé ...................................................................................................... 21
2.1.5 Mécanisme de retransmission hybride ARQ (HARQ) .................................................................. 22
2.1.6 Ordonnancement Rapide ............................................................................................................... 23
2.2 Architecture protocolaire et structure des canaux introduits ................................................................. 23
2.2.1 Pile protocolaire ............................................................................................................................ 23
2.2.2 Canaux HSDP ............................................................................................................................... 24
2.3 Allocation dynamique de puissance ...................................................................................................... 25
2.4 Le contrôle de code HSDPA ................................................................................................................. 25
3. Conclusion .................................................................................................................................................... 26
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Chapitre 2 : Planification d‟un réseau 3G « UMTS »
1. Introduction : ................................................................................................................................................. 27
2. Capacité de système WCDMA : ................................................................................................................... 27
3. Allocation de voisinage : ............................................................................................................................... 29
3.1 Allocation de priorité de sélection par distance : .................................................................................. 30
3.2 Allocation de priorité par plage de distance : ........................................................................................ 30
4. Allocation des Séquences PN........................................................................................................................ 30
4.1 Les séquences PN : ............................................................................................................................... 31
4.2 Méthode d‟allocation de séquences PN : .............................................................................................. 32
5. Conclusion : .................................................................................................................................................. 34
Chapitre3 : Tuning d‟un réseau 3G
1. Introduction : ................................................................................................................................................. 35
2. Les étapes de tuning : .................................................................................................................................... 35
2.1 Préparation ............................................................................................................................................ 35
2.2 Drive Test .............................................................................................................................................. 36
2.3 Analyse et Post-processing : ................................................................................................................. 38
3. Tuning du canal pilote ................................................................................................................................... 38
4. Tuning de la partie CS .................................................................................................................................. 39
4.1 L‟accessibilité (ou analyse des appels bloqués) .................................................................................... 39
4.1.1 Voisines non déclarées .................................................................................................................. 40
4.1.2 Mauvaise couverture ..................................................................................................................... 40
4.1.3 Not Radio ...................................................................................................................................... 41
4.1.4 Le blocage d‟appel anormal .......................................................................................................... 42
4.2 La maintenabilité de la connexion (Retainibility ou analyse des dropped calls) .................................. 44
4.2.1 Absence de relation de voisinage .................................................................................................. 44
4.2.2 Mauvaise couverture ..................................................................................................................... 45
4.2.3 Mauvaises conditions radio ........................................................................................................... 46
4.2.4 Congestion .................................................................................................................................... 46
4.3 Proposition de changements .................................................................................................................. 47
4.3.1 Les tilts .......................................................................................................................................... 48
4.3.2 Ré-azimutage ................................................................................................................................ 48
4.3.3 Rehaussement ou baisse de l‟antenne ........................................................................................... 48
5. Traitement de cas réels : ................................................................................................................................ 49
5.1 Analyse des Scrambling Codes ............................................................................................................. 49
5.2 Analyse de couverture : ......................................................................................................................... 49
5.3 Analyse du rapport Ec/N0 ..................................................................................................................... 50
5.4 Analyse de coupure et blocage d‟appel : ............................................................................................... 50
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6. Conclusion .................................................................................................................................................... 51
Chapitre 4 : Les indicateurs clés de performances de système WCDMA
1. Introduction ................................................................................................................................................... 52
2. Les compteurs ............................................................................................................................................... 53
3. Modules de la QoS ........................................................................................................................................ 54
4. Flux D'Optimisation WCDMA RAN : .......................................................................................................... 56
4.1 Préparations :......................................................................................................................................... 56
4.2 Module d‟accessibilité : ........................................................................................................................ 56
4.3 Module de maintienne : ......................................................................................................................... 56
4.4 Module de l‟intégrité : ........................................................................................................................... 56
5. Processus d‟optimisation du réseau WCDMA RAN .................................................................................... 56
5.1 Collection et Evaluation des Données ................................................................................................... 57
5.2 Analyse des performances..................................................................................................................... 57
5.3 Elaboration des recommandations et leur implémentation ................................................................... 58
5.4 Vérification des changements ............................................................................................................... 58
6. Aperçu sur quelques aspects d‟optimisation d‟un réseau 3 G ....................................................................... 58
6.1 Module d‟accessibilité .......................................................................................................................... 58
6.1.1 Généralités .................................................................................................................................... 58
6.1.2 Les indicteurs clés de performances de l‟accessibilité : ................................................................ 59
6.1.3 Les performance des mauvaise cellules : ...................................................................................... 60
6.1.4 Exemples de cas d‟analyse de l‟établissement des connexions RRC et RAB .............................. 60
6.2 Module de maintien .............................................................................................................................. 63
6.2.1 Généralités .................................................................................................................................... 63
6.2.2 Les indicteurs clés de performances du maintien : ....................................................................... 63
6.2.3 Coupure due à l‟UL Out-Of-Synchronization ............................................................................... 64
6.2.4 Coupure due à la congestion ......................................................................................................... 65
6.2.5 Coupure due au Soft/Softer Handover .......................................................................................... 65
6.2.6 Coupure due à l‟IRAT Handover .................................................................................................. 67
7. Exemple de l‟analyse de performance pour les cellules dégradées ............................................................... 68
7.1 Le cas d‟un site congestionné : ............................................................................................................. 68
7.2 Le cas de drop call : .............................................................................................................................. 71
8. Conclusion .................................................................................................................................................... 72
Conclusion générale
Glossaire
Bibliographie
Annexe : TEMS Investigation
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La table des figures
Figure 1 : Le plan d‟allocation de spectre ............................................................................................................... 8
Figure 2 : l‟architecture Globale du réseau UMTS ................................................................................................ 8
Figure 3 : Architecture du réseau d‟accès ............................................................................................................... 9
Figure 4 : Architecture de Réseau cœur ................................................................................................................ 10
Figure 5 : L‟Etalement de signal ........................................................................................................................... 12
Figure 6 : L‟arbre de code d‟ Hadamard ............................................................................................................... 13
Figure 7 : relation entre Scrambling code et les code orthogonaux ...................................................................... 14
Figure 8 : schéma Illustrant la relation entre les canaux et les couches ................................................................ 15
Figure 9 : Multiplexage de Canal SCH est BCH .................................................................................................. 17
Figure 10 :canal P-CIPCH .................................................................................................................................... 17
Figure 11 : Multiplexage des canaux DPDCH et DPCCH .................................................................................... 17
Figure 12 : Contrôle de Puissance ......................................................................................................................... 19
Figure 13 : principe de HSDPA ............................................................................................................................ 20
Figure 14 : Transmission de canal partagé ............................................................................................................ 21
Figure 15 : 16QAM vs QPSK ................................................................................................................................ 22
Figure 16 : les types de HARQ ............................................................................................................................. 22
Figure 17 : la pile protocolaire de HSDPA ........................................................................................................... 23
Figure 18 : les canaux physiques de HSDPA ........................................................................................................ 24
Figure 19 Allocation dynamique de puissance ..................................................................................................... 25
Figure 20 : les relations de voisinage d‟une cellule .............................................................................................. 29
Figure 21 : registre à décalage .............................................................................................................................. 31
Figure 22 : Une situation d‟un mobile ne peut pas distinguer les PN reçus de deux RBS.................................... 32
Figure 23 : Prise d‟écran des sites regroupés en clusters. ..................................................................................... 33
Figure 24 : la répartition des SC sur les Sites ....................................................................................................... 34
Figure 25 : Les étapes de l‟Initial tuning .............................................................................................................. 35
Figure 26 : Connexion des équipements ............................................................................................................... 37
Figure 27: Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de voisine non déclarée ................................ 40
Figure 28:Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de mauvaise couverture ................................. 41
Figure 29: Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de mauvaise couverture ................................ 41
Figure 30 : Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de Congestion .............................................. 42
Figure 31 : Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de Unanswered RRC requests ..................... 43
Figure 32 : Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème CM Service Abort ....................................... 43
Figure 33 : Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de manque de voisine .................................. 44
Figure 34 : Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de mauvaise couverture ............................... 45
Figure 35 : Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de mauvaises conditions radio .................... 46
Figure 36 :Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de congestion ................................................ 47
Figure 37 :Plot du SC de best serving lors du drive test ....................................................................................... 49
Figure 38 :Plot du RSCP lors du drive test ........................................................................................................... 49
Figure 39 :Plot de l’EcNo lors du drive test ......................................................................................................... 50
Figure 40 : Plot des coupures d‟appel lors du drive test ....................................................................................... 51
Figure 41 : Les critères de QoS* ........................................................................................................................... 55
Figure 42 : Optimization Process .......................................................................................................................... 56
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Figure 43 Figure illustrant le processus d‟optimisation d‟un réseau WCDMA. ................................................... 57
Figure 44 : La procédure d‟accessibilité au réseau ............................................................................................... 59
Figure 45 : Illustrant l‟analyse d‟un appel MOC ainsi que les différentes conclusions tirées .............................. 61
Figure 46 : Flux du contrôle d‟admission ............................................................................................................. 62
Figure 47 :La puissance de transmission de UE VS EcNo et RSCP de CPICH ................................................... 65
Figure 48 : Procédure du Soft Handover ............................................................................................................... 66
Figure 49 : Re-sélection de cellule ........................................................................................................................ 66
Figure 50 : Handover WCDMA (IRAT Handover) .............................................................................................. 67
Figure 51 : Graphe de CSSR de la cellule NodeB-3 ............................................................................................. 68
Figure 52 : le Graphe de HSDPA RAB Setup Success Rate ................................................................................ 68
Figure 53 : Graph de trafic HSDPA ...................................................................................................................... 69
Figure 54 : Power Limit Failure DL ..................................................................................................................... 69
Figure 55 : Prise d‟écran de la zone ...................................................................................................................... 70
Figure 56 : graphe de coupure d‟appel .................................................................................................................. 71
Figure 57 : graphe de coupure d‟appel due au SHO ............................................................................................ 71
Table des Tableaux
Tableau 1 : les paramètres des canaux de HSDPA ............................................................................................... 25
Tableau 2 : La priorité de sélection en fonction de plage de distance utilisé par Ericsson ................................... 30
Tableau 3 : Le premier Groupe de Plan de Scrambling Code ............................................................................... 32
Tableau 4 : La couverture classée par niveaux .................................................................................................... 39
Tableau 5 : Tableau résumant l‟analyse les coupures d‟appels rencontrés lors du Drive Test ............................. 51
Tableau 6 : tableau montre la duré d‟utilisation de l‟interface Iub ....................................................................... 70
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Introduction générale
Avec l‟avènement des nouvelles générations de standards de télécommunications qui offrent de plus
en plus de services gourmands en débit et exigeants en qualité de service, les opérateurs télécoms
s‟efforcent de soigner l‟introduction de chaque service et son lancement commercial initial, afin de
gagner la confiance et la satisfaction des clients dans un contexte économique caractérisé par une
concurrence ardue.
Dans un souci d‟assurer la continuité de la délivrance des services avec une meilleure qualité et vu que
tout réseau déployé doit faire l‟objet d‟extension pour suivre l‟évolution de la clientèle et de
maintenance pour pallier aux anomalies qui surgissent, les opérateurs accordent une grande importance
à l‟optimisation de leur réseau. Cette phase est à l‟écoute du réseau via des statistiques dont le volume
se multiplie avec chaque évolution. De là apparait le besoin de concevoir un outil informatique pour la
gestion de ses statistiques afin de réduire les coûts et les délais de prise de décisions quant aux
démarches à entreprendre pour améliorer la capacité et la qualité du réseau.
C‟est dans ce contexte que s‟inscrit mon projet de fin d‟études qui a pour objet d‟illustrer le
déroulement de la phase de la planification des Scrambling Codes d‟un réseau 3G et la phase du
réglage ainsi que l‟intégration des principes du processus d‟optimisation.
Mon Rapport de PFE se Compose de 4 chapitres. le premier chapitre traitera l‟étude des
fonctionnalités de la Norme européenne de la 3G « UMTS » et son évolution HSDPA proposée par
Ericsson pour améliorer la rentabilité des réseaux d‟opérateurs.
Le deuxième chapitre sera consacré à la planification des Scrambling Codes et l‟allocation des listes
des voisines pour les sites d‟un réseau 3G « UMTS ». Le Troisième chapitre concernera le Initial
Tuning d‟un réseau 3G Alors que le quatrième chapitre sera réservé à l‟étude des Indicateurs de
performances du Système WCDMA. Une conclusion générale mettra fin à mon rapport.
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Chapitre 1 :
Etude des fonctionnalités d’UMTS et HSDPA
1. Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)
1.1 Introduction
L'expression UMTS désigne une norme cellulaire numérique de troisième génération. Atteignant 2
Mb/s dans certaines conditions, les vitesses de transmissions offertes par les réseaux UMTS sont
nettement plus élevées que celles des réseaux de seconde génération, qui plafonnent vers 150 kb/s avec
GPRS. L'UMTS est une évolution de la norme GSM. Mais contrairement au GPRS il n'est pas possible
d'utiliser les mêmes fréquences que le GSM. Il est donc nécessaire d'attribuer de nouvelles fréquences.
Les travaux pour définir la troisième génération de systèmes Radio Mobiles débutèrent lors de la
World Administrative Radio Conference (WARC) de l‟International Telecommunications Union
(ITU) en 1992.
L‟objectif initial de l‟ITU consistait en la définition d‟une seule interface radio mondiale et unique
pour l‟IMT2000. Bien que les différentes tractations dans ce sens n‟aient pas abouti, la même interface
radio, à savoir le WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), fut proposée par l‟ETSI et
utilisée en Europe et en Asie.
Alors qu‟aux Etats Unis, Qualcomm, promoteur de la technologie CDMA, s'est longtemps opposé à
un accord mondial, et au lieu d‟opter pour une norme unique, il proposa une famille de normes
L'UMTS est standardisée par le 3GPP (3rd géneration Partnership Project). Celui-ci inclut l'ETSI
en Europe, le T1P1 en Amérique, l'ARIB, le CWTS et le TTA en Asie Pacifique ainsi que le forum
international TTC.
L'UMTS, comme le GSM, comporte également une gestion de mobilité basée sur la "Mobile
Application Part" (MAP) du système de signalisation n° 7, appelé aussi le SS7.
1.2 Attribution De Fréquences
Les fréquences radioélectriques sont, de par leur nature, des ressources rares. Les développements
fulgurants intervenus ces dernières années dans le domaine de la technologie, essentiellement dans le
développement d'applications mobiles, ont comme conséquence une explosion de la demande
concernant l'utilisation du spectre des fréquences. L'expansion rapide, notamment des services de
communications mobiles, rend plus difficile la gestion du spectre radioélectrique.
L'attribution des radiofréquences s'effectue dans le cadre d'organismes internationaux, en
particulier la Conférence mondiale des radiocommunications (CMR) et l'Union internationale des
télécommunications (UIT). Ces organismes ont le mandat de définir les conditions (techniques,
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opérationnelles et réglementaires) d‟accès au spectre par les pays de l‟UIT pour chaque type de
système, de réseau ou de station radioélectrique et de décider des modifications à apporter au
règlement des Radiocommunications de l‟UIT. Ce dernier constitue le cadre réglementaire mondial
d‟utilisation du spectre, auquel les pays membres de l‟UIT sont tenus de se conformer.
La figure suivante montre le plan d‟allocation de spectre :
Figure 1 : Le plan d‟allocation de spectre
1.3 Architecture UMTS:
Le réseau UMTS est composé d‟un réseau d‟accès UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access
Network) et d‟un réseau coeur.
Figure 2 : l‟architecture Globale du réseau UMTS
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1.3.1 Réseau d’accès UTRAN
Le réseau d‟accès UTRAN est doté de plusieurs fonctionnalités. Sa fonction principale est de
transférer les données générées par l‟usager. Il est une passerelle entre l‟équipement usager et le réseau
cœur via les interfaces Uu et Iu. Cependant, il est chargé d‟autres fonctions :
Contrôle d‟Admission, Contrôle de Congestion
diffusion des informations système ;
chiffrement et déchiffrement du canal radio
Handover
configuration et fonctionnement des resource radio
combining/splitting control
établissement et libération de la connection Radio bearer (Contrôle des Bearers Radio)
Allocation et désallocation des Bearers Radio
Fonction de protocole radio
contrôle de puissance
Codage et décodage du canal radio.
Figure 3 : Architecture du réseau d‟accès
1.3.1.1 NODE-B :
Les fonctions du Node B sont principalement des tâches de niveau couche physique. Il contient les
fonctions de transmission radio (modulation, démodulation, codage, etc.). Il est responsable de la
configuration des cellules radio (la gestion des fréquences porteuses, les codes des cellules, la
configuration des canaux, etc.), de la gestion des canaux de transport communs et dédiés, de la
synchronisation, de la gestion de la signalisation de l'interface Iub ainsi que du maintien des liens et du
partage de la charge.
1.3.1.2 Les interfaces de communication :
Plusieurs types d‟interfaces de communication coexistent au sein du réseau UMTS :
Uu : Interface entre un équipement usager et le réseau d‟accès UTRAN. Elle permet la
communication avec l‟UTRAN via la technologie CDMA.
Iu : Interface entre le réseau d‟accès UTRAN et le réseau coeur de l‟UMTS. Elle permet au
contrôleur radio RNC de communiquer avec le SGSN.
Iur : Interface qui permet à deux contrôleurs radio RNC de communiquer.
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Iub : Interface qui permet la communication entre un NodeB et un contrôleur radio RNC.
1.3.1.3 Radio Network Controler
Le RNC est responsable de la gestion et du contrôle des canaux radio (établissement/ maintien/
libération des connexions radio). Il est aussi responsable de la gestion du handover, le contrôle de
l‟admission des mobiles au réseau et la gestion de la charge. Il gère les mécanismes de contrôle de
puissance.
Selon son rôle fonctionnel, le RNC est dénommé :
SRNC (Serving RNC) : d‟un mobile est le RNC transportant les données utilisateur par l‟interface
Iu. Le SRNC est l‟intermédiaire final pour la signalisation entre l‟UE et l‟UTRAN. Tout UE est
associé à un seul SRNC.
DRNC (Drift RNC) : est un RNC contrôlant les cellules utilisées par un mobile et qui relaye les
données depuis/vers le SRNC.
1.3.2 Réseau Cœur :
Le réseau cœur de l‟UMTS est composé de trois parties dont deux domaines :
Le domaine CS (Circuit Switched) utilisé pour la téléphonie
Le domaine PS (Packet Switched) qui permet la commutation de paquets.
Les éléments communs aux domaines CS et PS
Ces deux domaines permettent aux équipements usagers de pouvoir gérer simultanément une
communication paquets et circuits. Ces domaines peuvent être considérés comme des domaines de
service. Ce type d‟architecture permet de pouvoir créer ultérieurement d‟autres domaines de service.
Figure 4 : Architecture de Réseau cœur
1.3.2.1 Eléments Communs
Le groupe des éléments communs est composé de plusieurs modules :
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Le HLR (Home Location Register) représente une base de données des informations de l‟usager
(L‟identité de l‟équipement usager, Le numéro d‟appel de l‟usager, Les informations relatives aux
possibilités de l‟abonnement souscrit par l‟usager)
Le AuC (Authentication Center) est en charge de l‟authentification de l‟abonné, ainsi que du
chiffrement de la communication. Si une de ces deux fonctions n‟est pas respectée, la
communication est rejetée. Le Auc se base sur le HLR afin de récupérer les informations relatives
à l‟usager et pour ainsi créer une clé d‟identification.
L‟EIR (Equipment Identity Register) est en charge de la gestion des vols des équipements
usagers. Il est en possession d‟une liste des mobiles black listés par un numéro unique propre à
chaque équipement usager, le numéro IMEI (International Mobile station Equipment Identity).
1.3.2.2 Le domaine PS:
SGSN (Serving GPRS Support Node) est en charge d‟enregistrer les usagers dans une zone
géographique dans une zone de routage RA (Routing Area)
GGSN (Gateway GPRS Support Node) est une passerelle vers les réseaux à commutation de
paquets extérieurs tels que l‟Internet.
1.3.2.3 Le domaine CS:
MSC (Mobileservices Switching Center) est un commutateur de données et de signalisation. Il est
chargé de gérer l'établissement de la communication avec le mobile.
GMSC (Gateway MSC) est une passerelle entre le réseau UMTS et le réseau téléphonique
commuté PSTN (Public Switched Telephone Network).
VLR (Visitor Location Register) est une base de données, assez similaire à celle du HLR, attachée
à un ou plusieurs MSC. Le VLR garde en mémoire l‟identité temporaire de l‟équipement usager
dans le but d‟empêcher l‟interception de l‟identité d‟un usager. Le VLR est en charge
d‟enregistrer les usagers dans une zone géographique LA (Location Area).
1.4 Les Principes Du W-CDMA
L'interface radio de l'UMTS se base sur le W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access).
Cependant, le W-CDMA se base sur une technique plus ancienne qui est le CDMA (Code Division
Multiple Access). Afin de comprendre les concepts du W-CDMA, il est important de comprendre la
technique du CDMA.
1.4.1 CDMA
Le CDMA (Code Division Multiple Access) est utilisé dans de nombreux systèmes de communication.
Il permet d‟avoir plusieurs utilisateurs sur une même onde porteuse. En utilisant deux types de code
pour séparer les utilisateurs et les services.
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1.4.1.1 Channelization Codes (Orthogonal Codes)
Chaque bit de l‟utilisateur à transmettre est multiplié (OU exclusif) par un code orthogonal propre à
cet utilisateur. Cette méthode s‟appel L‟étalement du spectre c'est-à-dire rend le signal moins sensible
aux fluctuations sélectives en fréquence. Le signal est ainsi transmis sur une bande de fréquences
beaucoup plus large que la bande de fréquences nécessaire.
La séquence du code (constituée de N éléments appelés "chips") est unique pour cet utilisateur en
question, et constitue la clé de codage. La longueur N du code est appelée facteur d‟étalement SF
(Spreading Factor). Si chacun des symboles a une durée Tb, on a 1 chip toutes les Tb/N secondes. Le
nouveau signal modulé a un débit chip N fois plus grand que le signal initialement envoyé par l'usager
et utilisera donc une bande de fréquences N fois plus étendue. Nous avons donc une relation entre le
débit initial et le débit final du type : Dchips=Dbits X SF
Le Spreading factor apple aussi Gain de traitement (Processing gain) : GP=Rchip/Rbit= Rc/Rb
Afin de pouvoir lire le message codé envoyé, le récepteur doit réaliser la même opération. En effet,
ce dernier génère le même code orthogonal qu‟il multiplie au signal reçu afin d‟obtenir les données.
Les données des autres utilisateurs restent étalées.
Figure 5 : L‟Etalement de signal
Chaque utilisateur possède un code, il est donc nécessaire de n‟avoir aucune interférence entre
ceux-ci. Pour cela, nous utilisons des codes orthogonaux dits codes OVSF (Orthogonal Variable
Spreading Factor Code) afin de modifier le facteur d‟étalement et de conserver l‟orthogonalité des
différents codes d‟étalement. Ces codes sont définis par un arbre OVSF où chaque noeud possède 2
fils. Les codes des 2 fils sont issus du code de leur père commun, c'est-à-dire que leur code est
composé par le code du père et de son complémentaire. L‟arbre des codes OVSF ainsi créé peut être
représenté sous la forme de la matrice de Hadamard.
la transformation d’Hadamard :
nn
nn
nHH
HHH
H
2
1 ]0[
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Figure 6 : L‟arbre de code d‟ Hadamard
Utilisation
Downlink: Utilisés pour distinguer les canaux de voix/données provenant d‟une station de base.
Uplink: Utilisés pour distinguer les canaux de voix/ données provenant de chaque équipement mobile.
CDMA permet de transmettre plusieurs trames de données sur une même porteuse, avec une isolation
parfaite entre les trames de données et assure un certain degré de sécurité car le signal est codé et
détecté comme étant un bruit. Mais cette méthode d‟accès demande une synchronisation parfaite entre
l‟émetteur et le récepteur. Le nombre de canaux disponible est égale à la longueur du code et le débit
est une fonction décroissante de SF. CDMA est limité par les erreurs de synchronisation, l‟effet
doppler et les multi-trajets.
1.4.1.2 Scrambling Codes (Spread Spectrum Codes)
Code PN séquence pseudo-aléatoire (Pseudo random Noise code) à partir d‟un registre à décalage de n
étages. Apres la multiplication du signale par le code d‟étalement OC on multiplie le signal étalé par
cette séquence mais sans aucune modification au niveau du débit chip.
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Figure 7 : relation entre Scrambling code et les code orthogonaux
Utilisation
Downlink: Utilisé pour séparer plusieurs stations de base.
Uplink: Utilisé pour séparer plusieurs équipements mobiles
Les PN permettent une séparation (non à 100%) entre stations de bases et équipements mobiles. Ils
fonctionnent même en présence de retards entre signaux.
1.5 Les canaux WCDMA
Contrairement au GSM, le standard 3GPP a normalisé 3 grandes classes de canaux de communications
les canaux logiques, les canaux de transport et les canaux physiques.
Ces différentes classes de canaux ont été crées pour garantir l‟indépendance entre les différents
niveaux fonctionnels de l‟interface radio. La définition de canaux propres à chaque niveau donne une
grande flexibilité à l‟UTRAN en lui permettant de s‟adapter à la multitude d‟applications envisagées
pour les réseaux 3G.
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Figure 8 : schéma Illustrant la relation entre les canaux et les couches
1.5.1 Les Canaux Logiques
1.5.1.1 Les canaux logiques communs en Downlink :
BCCH (Broadcast Control Channel) est utilisé pour la diffusion d‟informations de contrôle.
PCCH (Paging Control Channel) est utilisé pour l‟envoi des messages de paging aux mobiles.
CCCH (Common Control Channel) est utilisé pour envoyer des informations de contrôle de mobiles
qui ne sont pas connectés au réseau.
SHCCH (Shared Channel Control Channel) : Control channel associated with shared traffic channels
(TDD mode only)
CTCH (Common Traffic Channel): Traffic channel for sending traffic to a group of UE‟s.
1.5.1.2 Les canaux logiques Dédiées en Downlink :
DTCH (Dedicated Traffic Channel) : Traffic channel dedicated to one UE
DCCH (Dedicated Control Channel) sert à envoyer les informations de contrôle d‟un mobile connecté
au réseau
1.5.1.3 Les canaux logiques communs en UpLink :
CCCH (Common Control Channel) est utilisé pour envoyer des informations de contrôle au réseaux en
mode non connecté.
1.5.1.4 Les canaux logiques Dédiées en UpLink :
DTCH (Dedicated Traffic Channel).
DCCH (Dedicated Control Channel) sert à envoyer les informations de contrôle lorsque le mobile est
connecté au réseau.
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1.5.2 Les canaux de transport :
La notion d‟un canal de transport est liée généralement à la manière dont les données sont regroupées
et transportées dans les canaux physiques, qui sont définis .comme pouvant transporter des données
sont aucune protection. Ainsi, à chaque canal de transport, l‟UTRAN associe une liste d‟attribues,
appelée TFS (Transport Format Set), destinée à représenter le format et la manière dont les données
sont transmises, Afin d‟utiliser les ressources radio le plus efficacement possible.
1.5.2.1 Les canaux de transport dédiés
DCH (Dedicated Channel) : est le seul canal de transport dédié. Il peut être utilisé dans le sens montant
ou descendant. En raison de la séparation des notions de canal logique et canal de transport, le DCH
n‟est pas typé par utilisation. Ainsi, lorsque le réseau décide d‟allouer les ressources dédiées à une
communication mobile – réseau, les canaux logiques DCCH et DTCH seront chacun supportés par un
unique DCH si leurs contraintes de qualité de service sont compatibles.
1.5.2.2 Les canaux de transport communs
BCH (Broadcast Channel) : le BCH est cansal descendant qui diffuse, à débit fixe et assez faible, les
informations spécifiques à une cellule.
PCH (Paging Channel) : canal descendant qui sert pour la diffusion des informations de contrôle à un
mobile dont le réseau ne connaît pas la localisation.
RACH (Random Access Channel), canal montant, qui transporte les informations de la demande
d‟accès initial au réseau.
FACH (Forward Access Channel), utilisé dans le sens descendant pour transporter des courts paquets
utilisateurs.
DSCH (Downlink Shared Channel), ce canal est une variante de FACH. Il est partagé entre plusieurs
mobiles, et transporte des informations de données ou de control.
1.5.3 Les Canaux physiques
Le canal de transport, caractérisant la manière dont les informations sont transmises sur l‟interface
radio. Un canal physique peut supporter plusieurs canaux de transport ou un canal de transport soit
supporté par deux canaux physiques distincts.
1.5.3.1 Les canaux physiques en downLink
1.5.3.1.1 Les canaux communs (Common Downlink Physical Channels)
P-CCPCH (Common Control Physical Channel (Primary)):
Ce canal Transmet le BCCH (Broadcast Control Channel) c‟est-à-dire tous les informations du système.
La transmission de ce canal est continue et uniforme sur toute la cellule le code du canal est identique
pour toutes les cellules(Code C256,1 ).
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Ce canal est multiplexé en temps avec le canal physique de synchronisation (10% pour SCH)
BCH Spreading Factor = 256 1 Slot = 0.666 mSec = 18 BCH data bits / slot
Figure 9 : Multiplexage de Canal SCH est BCH
SCH Synchronization Channel
P-SCH : Ce canal est un Code PSC (code Gold de 256 chips) Non modulé Transmis au début de
chaque slot (1/10ème du slot), la Séquence est commune à toutes les cellules. Il est utilisé pour aider
les UEs pour identifier la présence de WCDMA et pour faire la synchronisation slot
S-SCH : Ce canal est un groupe Code de 256 chips SSC={SSC0 ;SSC1 ;……SSC14}
Il aide les UEs à faire la synchronisation trame.
S-CCPCH (Common Control Physical Channel (Secondary))
- Transmits idle-mode signaling and control information to UE‟s
P-CIPCH Common Pilot Channel
Transmet une séquence de bits de référence (pilot)
Figure 10 :canal P-CIPCH
S-CIPCH Secondary Common Pilot Channel (for sectored cells)
PDSCH Physical Downlink Shared Channel: Transmits high-speed data to multiple users
1.5.3.1.2 Les canaux dédiés(Dedicated Downlink Physical Channels)
DPDCH Dedicated Downlink Physical Data Channel
DPCCH Dedicated Downlink Physical Control Channel
Figure 11 : Multiplexage des canaux DPDCH et DPCCH
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TPC : Transmit Power Control FBI : Feedback Information
TFCI : Transport format combination indicator Pilot : Séquence de référence
1.5.3.1.3 Les canaux d‟indication (Downlink Indication Channels)
AICH (Acquisition Indication Channel) :C‟est le canal qui indique que le système a reçu la tentative de
l‟accès aléatoire d‟UE
PICH (Page Indication Channel): informe le UE de superviser la trame de Paging suivante.
AP-AICH Access Preamble Indication Channel : Indique que la NodeB a reçu la tentative de l‟accès
Paquet
CD/CA-ICH: Il confirme qu‟on n‟a pas d‟ambiguïté entre le UE en a Packet Access attempt
CSICH : Diffusion des informations de l‟état de la disponibilité des canaux paquet.
1.5.3.2 Les canaux physiques en Uplink
1.5.3.2.1 Les cannaux communs (Common Uplink Physical Channels)
PRACH Physical Random Access Channel : Utilisé par l‟UE pour initialiser l‟accès au BS
PCPCH Physical Common Packet Channel : Utilisé pour envoyer les données en mode non
connecte
1.5.3.2.2 Dedicated Uplink Physical Channels
DPDCH Dedicated Uplink Physical Data Channel
DPCCH Dedicated Uplink Physical Control Channel
1.6 Contrôle de puissance
Les systèmes basés WCDMA sont connus pour la sensibilité de leur interface air aux interférences.
Ceci est dû au fait que tous les utilisateurs transmettent tous à la même fréquence, avec chacun un code
qui le caractérise. Pour remédier à cette sensibilité, une bonne gestion de cette interface s‟avère
nécessaire. En effet, le contrôle de puissance Surveille d‟une façon continue la qualité du lien radio en
ajustant la puissance de la NodeB et du UE. Le but de cette fonction est de s‟assurer que chaque
utilisateur dans le réseau ne reçoit et transmet que l‟énergie suffisante au maintien d‟une connexion.
En UMTS, deux boucles de contrôle de puissance fonctionnent en parallèle. Une première boucle
ouverte assez lente permet d'initialiser la transmission. Mais c'est surtout une deuxième boucle de
contrôle de puissance, dite fermée, transmettant des commandes d‟ajustement, qui constitue une
avancée importante.
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Figure 12 : Contrôle de Puissance
1.6.1 Contrôle de puissance en boucle ouverte (Open Loop Power Control)
Appelée aussi la boucle ouverte, elle sert à fixer la puissance initiale transmise du PRACH et DPCCH
en UL. Pour ce faire, le UE continue à envoyer des préambules au RNC jusqu‟à réception d‟un AICH
avec indication positive. À chaque fois le UE augmente la puissance du préambule.
1.6.2 Contrôle de puissance en boucle fermée (Closed Loop Power Control )
Cet algorithme est subdivisé en deux boucles, interne et externe :
1.6.2.1 Boucle externe de contrôle de puissance (Outer Loop Power Control, OLPC)
Le but de ce mécanisme est d‟ajuster la SIR Target au niveau de la BTS et du UE pour garder une
qualité constante, correspondant à un certain BLER Target.
1.6.2.2 Boucle interne de contrôle de puissance (Inner Loop Power Control)
Cette boucle a été mise en place pour suivre les évanouissements de multitrajet pour une large valeur
de vitesses de mobiles , puisque le Eb/No reçu peut être gardé stable ,alors que la puissance transmise
est variante en pics.
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2. High Speed Downlink Packet Access
HSDPA est une fonctionnalité importante de la technologie CDMA large bande WCDMA (wideband
code division multiple access). Elle permet d'avoir des débits de transmission élevés en Downlink
supportant ainsi les services multimédia. HSDPA assure une grande vitesse de transmission de
données pour les terminaux 3G garantissant ainsi aux utilisateurs des débits indisponibles
précédemment à cause des limitations qui existaient au niveau du réseau accès radio (RAN). HSDPA
améliore nettement le débit pic de téléchargement de la valeur courante 384 kbps jusqu‟à un débit pic
de téléchargement théorique de 14.4 Mbps disponible dans la solution P6 de Ericsson avec l‟usage de
15 codes d‟étalement et en absence du codage canal.
En plus de la capacité et les améliorations de débit de données, un autre avantage de HSDPA est
qu'elle exige seulement des investissements marginaux sur le réseau WCDMA courant parce qu'elle
peut être déployé en utilisant de petites mises à jour soft, et n'exige pas complètement une toute
nouvelle structure de réseau, préservant ainsi les investissements actuels de déploiement du réseau
UMTS. HSDPA est aussi compatible avec les releases précédents et permet l'introduction graduelle de
la technologie. Toutes ces améliorations permettent à l‟opérateur d‟offrir ses services à un coût de bit
inférieur.
2.1 Les principes généraux de l’HSDPA :
Plusieurs principes ont permis d‟augmenter le débit en downlink de l‟UMTS vers HSDPA :
2.1.1 TTI court
La durée de l'intervalle de temps de transmission (TTI pour Transmission Time Interval) passe de
10ms pour le R99 à 2ms dans le cas du HSDPA. Ceci permet de réduire le temps d'aller-retour RTT
(Round Trip Time) et par conséquent offre une meilleure performance pour l‟interactivité avec
TCP/IP. Le court TTI permet également de bénéficier d‟autres fonctionnalités comme le fast
scheduling , le H-ARQ et l‟AMC .
2.1.2 La transmission de canal partagé
Figure 13 : principe de HSDPA
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En HSDPA, un nouveau canal transport est introduit appelé HS-DSCH. Avec la transmission de canal
partagé, un certain nombre de codes Orthogonaux et de la puissance totale est considérée partagées.
L‟avantage de cette transmission est de réduire les risques de capacité limitée en code.
La RBS alloue dynamiquement les codes aux utilisateurs sur une période de 2ms.
En P5, le multiplexage en code permet d‟allouer le canal HS-DSCH à plusieurs utilisateurs à la fois en
un TTI donné, ce qui augmente la capacité du système.
Figure 14 : Transmission de canal partagé
2.1.3 Modulation et codage adaptatif (AMC)
Dans le but d‟améliorer la performance d‟un système, en termes de débit de données et de
fiabilité de la couverture radio, le signal transmis vers et par un utilisateur particulier est
modifié de façon à prendre en compte les variations de la qualité du signal à travers un
processus connu sous le nom d‟adaptation du lien radio, connu également sous le nom de
AMC.
Auparavant, les systèmes à base de CDMA utilisaient le contrôle de puissance rapide
comme méthode privilégiée afin d‟implémenter l‟adaptation du lien radio. Récemment,
l‟AMC s‟est révélé être une méthode alternative promettant d‟améliorer globalement la
performance du système. L‟AMC fournit la flexibilité d‟adapter la combinaison modulation-
codage aux conditions moyennes du canal radio pour chaque utilisateur.
Avec l‟AMC, la puissance du signal transmis est maintenue constante pendant toute la durée
de la trame, en faisant varier le nombre de codes parallèles pouvant être supportés par un
terminal et le taux de codage en fonction de la qualité actuelle du signal reçu.
2.1.4 Modulation d’ordre plus élevé
Une nouvelle modulation est proposée dans la Release 5, la modulation 16QAM qui soutient 4
bits/symboles au lieu des 2 bits/symboles de la modulation QPSK. Les débits sont ainsi augmentés de
manière significative. La modulation 16QAM requiert de bonnes conditions de canal et une bonne
performance des récepteurs comparés à la modulation QPSK. La décision d‟une transmission en
16QAM ou QPSK est faite dans le réseau en utilisant la qualité du canal d‟information provenant du
mobile via un canal de contrôle montant (HS-SCCH). En effet, les mobiles HSDPA effectuent des
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mesures de la qualité du canal physique descendant et transmet un indicateur de qualité de canal (CQI :
Channel Quality Indicator) dans le canal de contrôle montant HS-SCCH.
Figure 15 : 16QAM vs QPSK
2.1.5 Mécanisme de retransmission hybride ARQ (HARQ)
Afin d‟assurer la fiabilité de transmission, la technologie HSDPA introduit le Mécanisme de
retransmission Hybride HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest). Dans le mécanisme de
ARQ(Automatic Repeat reQuest), dans le cas de détection d‟une trame erroné la supprime et
on demande sa retransmission. Par contre dans le mécanisme de HARQ on ne supprime pas
la trame erronée mais on la combinée avec la nouvelle pour récupérer la trame perdu.
On distingue deux variantes de l‟HARQ selon que l‟on combine ou non les retransmissions :
Chase combining :
Consiste à retransmettre la même trame de données codées. Le décodeur au niveau du
récepteur combine ces copies multiples du paquet envoyé, pour récupérer la trame envoie.
Incremental Redundancy (IR)
Contrairement à la précédente qui envoie des répétitions simples de la trame encodée,
envoie une information redondante additionnelle d‟une manière incrémentale si le
décodage échoue à la première tentative.
Figure 16 : les types de HARQ
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Il est à noter qu‟avec la deuxième variante, on obtient de meilleures performances, mais elle
nécessite plus de mémoire dans le récepteur du terminal mobile pour stocker les
informations de redondance.
2.1.6 Ordonnancement Rapide
L‟ordonnancement permet de déterminer à quel utilisateur il convient de transmettre dans un intervalle
de temps donné. C‟est un élément déterminant dans la conception puisqu‟il répartit l‟allocation du
canal entre les utilisateurs et ainsi, d‟une manière générale, détermine le comportement global du
système. L‟HSDPA utilise la méthode de maximum C/I(Signal sur Interférence). En effet, Le Max
C/I dessert l‟utilisateur tous les TTI avec le débit supportable instantané le plus élevé.
Pendant chaque TTI, le canal HS-PDSCH est alloué à l'utilisateur ayant les meilleures conditions de
canal. En fait, le Node-B utilise l'indicateur de qualité de canal (CQI) rapporté par la procédure
d'adaptation de lien et alloue le canal HS-PDSCH à l'utilisateur avec le meilleur SIR (Signal sur
interférence). Ce principe de service possède des avantages évidents en termes de capacité de cellule,
mais il en résulte une absence d‟équité de débit car les utilisateurs ayant de mauvaises conditions radio
de canal sont desservis d‟une manière moins fréquente.
2.2 Architecture protocolaire et structure des canaux introduits
2.2.1 Pile protocolaire
Une nouvelle couche MAC-hs (Medium Access Control – Hight Speed) comme l‟indique la figure ci-
dessous est ajoutée au niveau du Node B pour supporter le trafic dû à HSDPA et qui implémente les
fonctionnalités d‟adaptation de lien radio, de l‟ordonnancement des paquets, de HARQ et le contrôle
de flux entre RNC et NodeB . Par contre les couches supérieures à savoir MAC-d et RLC (Radio Link
Control) restent similaires à celles du réseau UMTS Release 99 dont ces fonctionnalités sont Le
Multiplexer les canaux logiques dans les canaux de transport, la Sélection de format de transport
adéquat, le Traitement des priorités, Faire le multiplexage et le démultiplexage des PDUs (Packet Data
Unit) de la couche RLC et Effectuer les mesures sur le volume du trafic.
Figure 17 : la pile protocolaire de HSDPA
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2.2.2 Canaux HSDP
HSDPA a été conçu pour supporter des pics de débit de donnée de 14.4 Mbps dans une cellule.
L‟amélioration majeure de l‟UTRAN est l‟introduction du nouveau canal transport et trois canaux
physiques :
Figure 18 : les canaux physiques de HSDPA
HS-DSCH High Speed Downlink Shared Channel
Un canal de transport. Il transporte les données utilisateurs.
HS-PDSCH High Speed Physical Downlink Shared Channel
Le canal HS-DSCH est mappé sur un ou plusieurs canaux physiques introduits en DL appelés HS-
PDSCH. Ce canal est transféré sous forme de sous trame de 2ms utilisant un ou plusieurs CO avec un
SF=16. Ce canal n‟est pas contrôlé en puissance.
HS-SCCH High Speed Shared Control Channel
Ce canal transporte les données de signalisation pour un seul UE. Comme il se peut qu‟un canal HS-
DSCH soit transmis à plusieurs utilisateurs (multiplexage de code), plusieurs canaux HS-SCCH
(maximum 4) seraient indispensables dans une seule cellule.
Ce canal utilise un facteur d‟étalement égal à 128. Il est envoyé une fois toutes les 2ms et comporte les
informations relatives au format de transport telles que le schéma de modulation, le code de
canalisation à utiliser, et la taille du block de transport.
L‟UE devrait commencer par décoder le canal HS-SCCH pour connaître le schéma de codage
HS-DPCCH High Speed Dedicated Control Channel
Ce canal transporte les informations de signalisation de la couche physique en UL. Il a un SF constant
de 256. Le premier slot transporte les informations d‟ACK/NACK relatives au mécanisme de l‟HARQ
et les deux derniers slots le CQI.
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Tableau 1 : les paramètres des canaux de HSDPA
2.3 Allocation dynamique de puissance
Après avoir servi les canaux communs et les canaux dédiés, la puissance restante sera assignée au
canal de transport HS-DSCH. Ceci est possible car contrairement aux canaux dédiés, ce canal n‟est pas
contraint à garder un débit constant et n‟est pas contrôlé en puissance.
Figure 19 Allocation dynamique de puissance
2.4 Le contrôle de code HSDPA
Le contrôle de code HSDPA permet de changer le nombre de codes alloués au canal HS-PDSCH dans
une cellule donnée en prenant en considération les codes disponibles dans la cellule et la RBS.
Le contrôle de code HSDPA inclut aussi l‟algorithme qui détermine exactement les codes choisis dans
l‟arbre pour les canaux HS-SCCH et HS-PDSCH.
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L‟allocation des codes HS-PDSCH doit se faire à partir de la droite de l‟arbre, cela veut dire que le
code C16,15 suivi du code C16,14. Tout en respectant que les codes alloués à HSDPA soient
adjacents.
Lors de la configuration HSDPA, l‟allocation des codes DCH est prioritaire en utilisant les indexes de
gauche vers la droite pour éviter d‟occuper les canaux adjacents à HS-PDSCH.
Les canaux HS-SCCH sont eux configurés de la même façon qu‟avec les codes DCH.
3. Conclusion
Dans ce chapitre nous avons étudié le systéme UMTS et les améliorations apportées par la technologie
HSDPA. Ces améliorations sont possibles grâce aux différentes techniques mises en place par les
constructeurs d‟équipements à base des spécifications techniques de l‟organisme de standardisation de
la troisième génération 3GPP (Third Generation Partnership Project). Ainsi le HSDPA offre
beaucoup d‟avantages par rapport à l‟UMTS tels que l‟utilisation d‟une bande passante importante
combinée avec un délai court de la transmission des données et l‟augmentation de la capacité de
transmission sans avoir besoin de fréquences supplémentaires.
Les besoins des utilisateurs étant toujours plus grands, et leur nombre ne cessant de s‟accroitre, il est
tout à fait logique pour l‟opérateur et pour le constructeur des équipements de penser à la phase
suivante qui est celle du contrôle des performances en guise d‟optimisation du réseau afin de
poursuivre les exigences de la clientèle et d‟étendre le réseau si le besoin est constaté.
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Chapitre 2 : Planification d’un réseau 3G « UMTS »
1. Introduction :
La planification est la première étape dans la mise en œuvre d‟un réseau. Elle est indispensable et
critique puisqu‟il est à la base de tous les travaux qui vont avoir lieu par la suite en se basant sur les
données de l‟équipe de la planification. Au cours de mon stage je me suis impliqué dans un projet de
mise en service des nouveaux sites 3G. Dans ce projet j‟ai été chargé de déclarer les relations de
voisinage pour les nouveaux sites et de l‟attribution des Scrambling codes pour toute la zone.
2. Capacité de système WCDMA :
La capacité réelle d'une cellule CDMA dépend de nombreux facteurs différents, tels que la
démodulation du récepteur, la précision de contrôle de puissance, et la puissance des interférences
réelles introduites par d'autres utilisateurs dans la même cellule et dans les cellules voisines. Nous
présentons une description de la capacité du système CDMA en prenant en considération l‟existence
de plusieurs utilisateurs dans la bande.
Dans la communication numérique, nous sommes d'abord intéressés par Eb / N0( l'énergie bit par la
densité de puissance de bruit) car il influence directement le BER ( bit error rate) qui a un impact
directe sur la qualité de service .
Eb=Ec*SF Eb/N0=(Ec/N0)* SF
Avec SF est le facteur d‟étalement (ou processing gain Gp). Ec est l‟énergie Chip.
Ec/N0 = SNR calculé au niveau de récepteur.
Donc Eb/N0= SNR* GP
En réalité Eb/N0= SNR* GP /
: est le Facteur d‟activité vocale. On observe le bruit gaussien que pendant des temps où on est actif.
En générale
SNR= S/(N0 + I0)
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Avec S est le signal d‟un Utilisateur est I0 est la somme des énergies des autres utilisateurs connectent
au Node-B.
Pour un utilisateur K on a la relation suivante :
(Eb/N0)k = (1/ k)
∑
* k
I total ∑ l‟énergie totale reçue par la Node-B
(Eb/N0)k = (1/ k)
* k
Pour augmenter le débit il faut diminuer le facteur d‟étalement (Gp) ce qui demande une augmentation
de la puissance.
Facteur de charge (Load fator) : c‟est la contribution d‟un utilisateur donné dans la charge totale du
système. Il dépend du type de service.
Lk = Sk / Itotal =1/Mk
(Eb/N0)k = (1/ k)
* k Lk= k*(Eb/N0)k / k
Facteur de charge total de la cellule. ηup=∑ < 1
La somme des Facteurs de charge de tous les utilisateurs est inferieur à 1 due au bruit.
Pour N utilisateur qui utilisent le même service ( Lk est le même pour tous les Users), la charge de
Node-B est égale :
N* *(Eb/N0)/ p
Si on a N utilisateurs qui utilisent le service voix et K utilisateurs utilisent l‟appel vidéo on va avoir
une charge égale :
N* voix* (Eb/N0)/ voix + K* vidéo* (Eb/N0)/ vidéo
Exemple:
La bande est 3.84 MHz (W-CDMA).
L‟activité de voix/ data= 0.5
La probabilité d‟erreur demandé est Pe=10-3 (Eb/I0 = 5.62 with a QPSK modulation).
Le débit bit est 30 Kbps.
Le nombre maximum des utilisateurs est Nmax 44
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3. Allocation de voisinage :
Le réseau cellulaire transfère la connexion entre un téléphone mobile et le réseau et d‟une cellule à
une autre « HandOver ». Dans un réseau GSM, deux cellules seulement (Source Cell et Target Cell)
participent à cette action alors que dans les réseaux UMTS, ce sont des groupes de cellules administrés
dans des « Active Sets » (jeux de cellules actives). Afin de pouvoir transférer une communication
existante à une autre cellule, les cellules UMTS proches d‟une station de base doivent être identifiées.
Pour cela, des « listes de voisinage » sont stockées dans toutes les stations de base avec les
informations de voisinage. La capacité disponible dans le jeu des cellules actives est limitée et seules
les stations de base admises dans ces listes peuvent contribuer au maintien de la liaison. Donc au cours
d‟allocation de voisine il faut respecter Les contraintes suivantes :
Nombre de voisines est limite (maximum 15 cellule).
Distance maximale entre deux cellules prises en considération dans les calculs : elle varie entre
6 km pour les zones urbaines et 10 pour les zones suburbaines.
Pour chaque cellule on déclare :
Les cellules de première couche (qu‟ont une visibilité directe avec la cellule considérée)
Les cellules de deuxième couche (ils n‟ayant pas une visibilité direct avec la cellule considérée
mais sont signal peut être détecté par un mobile connecté à la cellule considérée)
Pour facilité la tâche d‟identification des cellules voisines on utilisant un outil « MapInfo » qui nous
aide à afficher les sites sur la map. La figure ci-dessus montre les sites qu‟il faut déclarer comme
voisines au 1 secteur de site A (A1) :
Figure 20 : les relations de voisinage d‟une cellule
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Chaque relation de voisinage doit avoir une priorité de sélection pour prioriser une par rapport aux
autres et pour aider le UE à choisir les cellules de l‟Active set. Les priorités sont allouées par plages de
distance non par la distance. Ainsi il sera facile de mettre à jours les priorités de nouveaux sites.
3.1 Allocation de priorité de sélection par distance :
Pour allouer une priorité de sélection à une relation de voisinage on il faut prendre en considération
les règles ci-dessus:
L‟estimation de la distance des voisins doit être basée sur les coordonnées GPS.
Trie les distances estimées par un ordre croissance.
La priorité 1, la plus basse, est donnée aux cellules de co-site.
On incrémente la priorité par 1 à chaque augmentation de la distance.
3.2 Allocation de priorité par plage de distance :
Le tableau ci-dessus donne la priorité de sélection de chaque plage de distance (la valeur minimale de
chaque plage est exclue) :
La plage La priorité de sélection
Les cellules Co-site 1
Distance entre 0m et 250m 2
Distance entre 250m et 500m 3
Distance entre 500m et 750m 4
Distance entre 750m et 1000m 5
Distance entre 1000m et 1500m 6
Distance entre 1500m et 2000m 7
Distance entre 2000m et 3000m 8
Distance entre 3000m et 4000m 9
Distance entre 4000m et 5000m 10
Distance supérieures à 5000 m 11
Tableau 2 : La priorité de sélection en fonction de plage de distance utilisé par Ericsson
4. Allocation des Séquences PN
Dans un système WCDMA un canal logique (pilote, la pagination, la synchronisation, ou le canal de
trafic) est séparé des autres canaux logiques par les codes orthogonaux. Chaque canal logique est
multiplié par la séquence PN assignée à la station de Base NodeB. Cette multiplication par la séquence
PN est faite pour fournir une autre couche d'isolation entre les liens ayant de stations de base
différentes.
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En réalité, les stations de base adjacentes utilisent des séquences PN différentes. La différence entre
les séquences PN assure à ce que tous les canaux logiques d'une station de base soient séparés des
canaux logiques d'une autre station de base. Donc il faut que chaque station de Base ait une séquence
PN différente par rapport aux autres.
4.1 Les séquences PN :
Chaque séquence PN est générée en utilisant un registre à décalage avec 15 éléments de retard
(bascule). Donc La longueur d'une telle séquence PN est d'environ 215
, ou 32.768 chips. Si on décale
une séquence PN par un chip, nous avons effectivement généré une séquence PN différente. Par
conséquent, on a théoriquement environ 32.768 différentes séquences PN.
Figure 21 : registre à décalage
Donc nous avons 32.768 séquences PN disponibles pour attribuer aux stations de base différentes!
Le problème c'est que la différence d'un chip entre les séquences PN nous donne qu‟une fiable
isolation dans l‟environnement de communication mobile. En effet, le débit de transmission est 3,84
Mcps donc la durée de chaque chip est :
Tc=1/(3,84*106
)s = 0,26*10-6
.
Cette durée est correspondant à une distance D=0,26*10-6
*(3*108)= 78m
Si on a Deux stations de Base utilisant des séquences PN différentes l‟une de l‟autre par un seul chip,
Et on a un mobile qu‟est loin de station 1 par 156m (correspondant à 2 chips) et de station 2 par 78m
(Correspondant à un chip). La séquence PN utilisé par la Station 1 arrive au Mobile avec un retard de 2
chips et la séquence PN utilisé par la Station 2 arrive au Mobile avec un retard d‟un chip. Donc le
mobile ne peut pas faire la distinction entre ces deux Séquences PN.
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Figure 22 : Une situation d‟un mobile ne peut pas distinguer les PN reçus de deux RBS.
Afin de fournir plus d'isolation entre les séquences PN attribué (utilisé), la norme précise que les
séquences PN utilisées doit avoir une distance minimale de 64 chips entre eux. Chaque séquence PN
utilisable est définie par son PN offset. Par exemple, une séquence PN avec décalage 1 est différente
d'une séquence PN avec décalage 0 par 64 chips. La distance minimale entre deux séquences PN
successive est 64 chips, donc le nombre total de séquences PN utilisables est : 32.768 / 64= 512.
4.2 Méthode d’allocation de séquences PN :
Pour mieux réutiliser ces codes et minimiser les interférences Ericsson propose une méthode simple
consiste à grouper les Séquences PN en 8 groupe, chaque groupe contienne 21 sites (3secteur par
Site).
Puisque nous avons juste 512 séquence PN, nous devons alors définir une méthode pour les assigner
aux différents secteurs du réseau, de tel sorte que nous évitions les interférences entre les secteurs qui
ont la même séquence PN ou entre les secteurs qui ont des PNs adjacent. Afin d‟effectuer une
planification robuste, ERICSSON adopte une approche qui se base sur l‟expérience plutôt que sur un
calcule mathématique.
On regroupant les 512 PNs en 8 groupes contienne 61 PN s. le tableau suivant illustre le premier
Groupe de séquence PNs utilisé par ERICSSON :
Group 0
SI TE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
S1 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264 288 312 336 360 384 408 432 456 480
S2 8 32 56 80 104 128 152 176 200 224 248 272 296 320 344 368 392 416 440 464 488
S3 16 40 64 88 112 136 160 184 208 232 256 280 304 328 352 376 400 424 448 472 496
S3 16 40 64 88 112 136 160 184 208 232 256 280 304 328 352 376 400 424 448 472 496
Tableau 3 : Le premier Groupe de Plan de Scrambling Code
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Comme il montre le tableau on fait une séparation de 8 SC entre les cellules de même groupe.
Dans le cas pratique On divisant le territoire en des motifs dont le nombre de cellules est inferieur à
21 sites et chaque motif utilise un groupe de PN. Nous n‟utilisons que les sept premiers groupes dans
la première phase, le huitième groupe sera utilisé dans les motifs dont le nombre de sites dépasse 21, à
cause de l‟implémentation des nouveaux sites. Comme ça nous évitions la replanification de réseau
lors de l‟ajout de nouveaux sites. La figure ci-dessus illustre un exemple de sectorisation de réseau en
Motifs :
Figure 23 : Prise d‟écran des sites regroupés en clusters.
La figure ci-dessus illustre l‟approche utilisée par Ericsson pour la séparation des séquences PN sur
les différents secteurs. Chaque motif contient 21 Node-B au maximum de telle façon que la PN de
premier secteur et celui mentionné sur la figure et il suffit de décalé de 8 pour obtenir la PN du
deuxième secteur et de même pour obtenir le troisième :
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Figure 24 : la répartition des SC sur les Sites
5. Conclusion :
Vers la fin de cette phase chaque cellule du réseau doit avoir une liste de voisines avec les quelles elle
effectuera le Handover pour assurer la fonction de mobilité dans ce réseau, et un scrambling code.
Apres cette étape l‟operateur mis en service ces sites puis viennent la phase de réglage initiale.
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Chapitre3 : Tuning d’un réseau 3G
1. Introduction :
La phase de Tuning ou de réglage est faite dans le but de fournir aux opérateurs une description
détaillée des problèmes sous-jacents qu‟il convient d'adresser liés à la phase du design. Le Tuning est
lancé quand tous les nœuds nécessaires sont installés et opérationnel et quand le réseau est stable et
non encore commercialement utilisé (Tuning sans le client). Il est aussi exécuté quand de nouveaux
sites sont installés dans des zones commercialement lancées (Tuning avec le client).
Dans ce chapitre nous allons nous servir pour analyser des différents outils logiciels utilisés par les
ingénieurs radio au sein d‟Ericsson. Ces outils sont MapInfo qui est un outil puissant de SIG et de
représentations des informations géographiques complexes et le logiciel propriétaire d‟Ericsson appelé
TEMS qui sert entre autres à effectuer les enregistrements lors de drive test pour pouvoir les analyser
ultérieurement.
2. Les étapes de tuning :
Le tuning se fait suivant plusieurs étapes illustrées dans le schéma suivant et décrites ci-dessous :
Figure 25 : Les étapes de l‟Initial tuning
2.1 Préparation
Les préparations du tuning initial se font par :
Vérification du design :
- Avoir un aperçu général sur le design en vérifiant les plots de couverture EcNo et RSCP
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- Avoir une idée sur les critères de couverture imposées par l‟opérateur notamment les valeurs
cible des différents indicateurs de performance (taux de coupure, taux de blocage)
- Connaître les paramètres des antennes : Tilt mécanique et/ou électrique, hauteur d‟antennes,
puissance d‟émission.
- La configuration des sites : positionnement, les pertes des feeders, nombre de porteuses
- D‟autres informations générales relatives au modèle de prédiction utilisé.
Définition des clusters et des parcours des Drive tests :
- Planification des clusters avec un maximum de 10 à 15 sites. Les sites d‟un même cluster
doivent appartenir au même RNC.
- S‟assurer que le parcours passe par toutes les cellules et les zones importantes du cluster.
- Le parcours doit être choisi de telle sorte que le soft et softer handover soient observés et
évalués.
Avant d‟effectuer un drive test, il faut s‟assurer que :
- Toutes les cellules d‟un cluster donné sont opérationnelles.
- Aucune autre activité n‟est planifiée dans ce cluster lors du drive test
- Aucune autre activité au niveau du réseau cœur n‟est planifiée ou s‟il y en a en être averti
avant le Drive test.
2.2 Drive Test
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
NODE-B et la UE.
Pour réaliser un drive test on a besoin de :
Mobile(s) à trace : ils donnent une première impression vis-à-vis de la performance du réseau.
Ils sont configurés comme suite :
- Appel court : on configure le UE pour faire des appels courts (durée de 2min, séparés aves
un intervalle de temps de 30s).
- Appel long : on configure le UE pour faire des appels longs (durée indéterminé avec
recomposition automatique du numéro en cas de déconnexion).
- Session PS : on configure le UE pour télécharger des fichiers.
- Appel vidéo
Scanner : permet de mesurer le niveau du champ et la qualité de l‟environnement radio
Un véhicule pour le déplacement
Geographical position System GPS : pour la localisation géographique des points de mesures.
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Software spécial installé sur un ordinateur Portable : pour l‟acquisition, l‟enregistrement et le
traitement des mesures récupérées le Software qu‟on a utilisé est TEMS Investigation data
collection.
La connexion des équipements se fait de la façon suivante :
Figure 26 : Connexion des équipements
L‟objectif du Drive Test est de vérifier que la NODE-B est fonctionnelle d‟un point de vue RF. Il
s‟agit, en effet, de tester et d‟évaluer les éléments suivants :
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 NODE-B.
Le débit des données et le temps de latence seront mesurés pour s‟assurer du bon
fonctionnement du data service
Chaque PN sera validé pour s‟assurer qu‟il a été transmis à travers l‟antenne appropriée et dans
la bonne direction.
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.
EcNo et RSCP seront vérifiés pour s‟assurer qu‟il n‟y a pas de problèmes de bruit ni
d‟interférences.
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.
Les fonctionnalités du handoff seront testées pour s‟assurer que la station de base effectue le
contrôle de l‟appel correctement.
Les performances de la voix (Access-Failure, Call drops . . .)
Les performances de la Data (débit et autres)
La couverture du signal (puissance nominale de transmission et puissance de réception)
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Les différents types du Handover (Softer Handover, Soft Handover et inter-Rat Handover)
Les éléments suivants doivent être pris en considération durant le drive test :
Les chemins de test doivent être à l‟intérieur de la couverture
Éviter la répétition du même de trajet
Parcourir le plus possible à travers les routes présentant des obstacles
Essayer de tester avec la même vitesse (30 à 50km/h)
2.3 Analyse et Post-processing :
Une fois les données collectées, on passe à la phase de post processing et de l‟analyse qui consiste à
analyser les différents LogFiles pour identifier les problèmes majeurs de l‟environnement radio et
proposer les changements adéquats par la suite. les outils utilisés pour ceci sont :
TippMacro : une macro excel dont les inputs sont les logfiles exportés en format Excel, et le
celfile généré pour chaque cluster. Les outputs sont les valeurs des différents KPI sous format
Excel et des tables MapInfo.
MapInfo : Les parcours et les fichiers MapInfo .tab sont visualisés sur MapInfo. Ceci permet de
détecter les zones à problème et l‟emplacement des coupures et blocages d‟appels.
L‟analyse se fait en trois phases :
Tuning du canal pilote.
Tuning de la partie CS du réseau.
Tuning de la partie PS du réseau.
3. Tuning du canal pilote
Les mesures du canal pilote sont primordiales pour évaluer les caractéristiques de la propagation radio,
la réussite de Handover et des sélections de cellules. L‟analyse du canal pilote repose sur la
vérification de La couverture du canal pilote, elle se fait par scanner la valeur du CPICH RSCP et
EcNo de la cellule serveuse. La valeur du CPICH-EcNo doit dépasser un seuil qQualMin et celle du
CPICH-RSCP la valeur qRxLevMin.
Ces valeurs sont négociées avec le client mais ne doivent pas être inférieures respectivement à -16dBm
et -111dBm.
Les problèmes causant les trous de couverture sont :
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Feeders échangés (swapped feeders) : dans le cas où il y a une différence entre le SC planifié
et le SC transmettant dans une zone donnée, le feeder du premier secteur peut être connecté au
deuxième secteur.
Cellule over-shooter : Quand une cellule est la cellule serveuse dans une zone éloignée de sa
zone de couverture planifiée.
Pilot pollution : Les interférences peuvent être détectées dans les zones où l‟on a un bon
niveau de champ et une mauvaise qualité. Par exemple pour des valeurs de RSCP supérieures à
-100dBm et Ec/No inférieur à -12dB. Cette dégradation de qualité est due aux interférences
causées par la présence d‟autres signaux reçus avec un bon niveau de champ provenant de
plusieurs cellules.
On parle du pilot pollution si l‟on a plusieurs cellules (plus de 3) à l‟Active set. Un site peut être
considéré comme étant dans l‟active set si son niveau de champ est proche au niveau de champ le plus
élevé. La différence entre ces niveaux de champ doit être inférieure à un seuil donné (3dB par
exemple, Donc tous les SCs ayant un RSCP>RSCPstrong-3dB appartiendront à l‟Active Set).
La couverture est classée en quatre niveaux. Pour chaque classe, un seuil pour la valeur du RSCP et
celle de l‟EcNo est précisé.
Scanner RSCP >= -94 -94 > RSCP >= -104 -104 > RSCP >= -119 RSCP < -119
EcNo >= -9 Niveau1
-9 > EcNo >= -13 Niveau 2
-13 > EcNo >= -18 Niveau 3
EcNo < -18 Niveau 4
Tableau 4 : La couverture classée par niveaux
4. Tuning de la partie CS
En analysant les appels CS, il faut commencer par le premier problème que l‟UE peut rencontrer
nommé l‟accessibilité. Si l‟UE ne peut pas se connecter au système, il ne peut pas maintenir l‟appel à
une certaine qualité. On s‟intéresse dans ce cas à :
4.1 L’accessibilité (ou analyse des appels bloqués)
L‟accessibilité exprime le pouvoir de l‟UE pour obtenir un service à une qualité satisfaisante. Pour
cela, on s‟intéresse au niveau des Drive tests aux mesures faites lors des appels courts. Il est essentiel
de noter que l'événement Blocage d‟appel arrive toujours pendant la phase de configuration d‟appel.
Les principales causes de blocage d‟appel sont :
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4.1.1 Voisines non déclarées
Dans ce cas le blocage d‟appel se produit lorsque la cellule serveuse et les cellules voisines ont des
niveaux faibles de RSCP et /ou EcNo, avec l‟existence d‟autres cellules leurs RSCP et EcNo sont
acceptables et ne sont pas déclaré en tant que voisines.
Un exemple d‟un blocage d‟appel causé par une absence de voisinage. L‟UE est servie au début par la
cellule 49046 (SC = 387). Lors de l‟établissement d‟appel, la cellule 48007 (SC = 451 présente de très
bonnes conditions mais n‟est pas rajoutée à l‟Active Set. La cellule 48007 cause de très fortes
interférences. La cause de ce blocage est n‟est pas spécifiée explicitement par TEMS.
Figure 27: Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de voisine non déclarée
4.1.2 Mauvaise couverture
Le blocage d‟appel se produit lorsque les conditions radio sont médiocres dans la phase de
configuration d‟appel.
Exemple : les conditions radio sont très mauvaises au moment où l‟UE tente d‟initier un appel. Le
RCSP de la cellule serveuse =-121dBm et Ec/No=-21dB. [6]
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Figure 28:Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de mauvaise couverture
4.1.3 Not Radio
4.1.3.1 Diconnexion à l’étape de l’etablissement de RAB :
Dans ce cas l‟environnement radio est bon mais pendant le Call set up après l‟envoie de message
« DL Call Proceeding » le reseau envoie un message de déconnexion dont la valeur de la cause, dans le
message de couche 3, est 127 ( Unspecified).
Figure 29: Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de mauvaise couverture
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4.1.3.2 Resources Unavailable (Congestion)
Dans ce cas le réseau envoie un message de déconnexion dont la valeur de cause est 47 (les
ressources non disponibles). Ce message est envoie après le setup de radio Bearer. L‟environnement
radio dans ce temps est bon.
Figure 30 : Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de Congestion
4.1.3.3 UE Sensitivity Fault
Dans ce cas le problème est au niveau sensibilité d‟UE « UE sensitivity fault ». D‟après les mesures
de l‟UE l‟environnement radio est faible lorsque l‟UE tente à lancer un appel mais le scanner montre
l‟inverse.
4.1.4 Le blocage d’appel anormal
4.1.4.1 Unclassified - Unanswered RRC requests
Dans ce cas, une demande de la RRC est envoyée, mais le réseau ne répond jamais avec un message
de RRC connection setup. Il n'est pas clair si oui ou non le réseau reçoit la demande de la RRC.
L'environnement radio dans la liaison descendante comme TEMS nous montre est bon.
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Figure 31 : Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de Unanswered RRC requests
4.1.4.2 CM Service Abort
Figure 32 : Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème CM Service Abort
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Dans ce cas, l‟UE essaie d‟établir un appel, mais un blocage d‟appel arrive. Selon les spécifications
3GPP :”Si la couche CM initie l‟établissement de la connexion MM, mais que la couche CM décide de
la bloquer, la station mobile doit envoyer un message CM SERVICE ABORT après avoir établi un
RRC Connection et avant l‟envoi du premier message CM (ex SETUP).
Dans ce cas, l‟utilisateur décide de ne plus établir l‟appel avant l‟envoi du message CM Service Setup,
Deux cas sont possibles: la décision est prise par l‟utilisateur lui même ou par l‟UE à cause de
mauvaises conditions radio
4.1.4.3 La défaillance de l’authentification et de la sécurité de UE
Dans ce cas les conditions radio sont acceptables pour établir une connexion mais le problème est
au niveau de la sécurité et la procédure d'authentification, ce qui provoque l‟échec de connexion et par
conséquent le blocage de l‟appel.
L'appel est publié normalement au cours d'établissement d'appel et 6 secondes après le réseau
envoie la commande de sécurité. Il y a un chronomètre pour la réponse correcte à cette commande de
sécurité, qui est fixé à 6 secondes. Cela indique un problème dans la sécurité et la réponse
d'authentification par l'UE.
4.2 La maintenabilité de la connexion (Retainibility ou analyse des dropped calls)
Les coupures d‟appel sont classées à partir de leur cause :
4.2.1 Absence de relation de voisinage
Figure 33 : Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de manque de voisine
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La coupure d‟appel peut avoir quand le niveau de champ et la qualité du signal de la cellule serveuse
sont faibles, alors qu‟ils sont bons pour une cellule voisine non déclarée dans l‟Active set. Par
conséquent, le mobile ne peut pas effectuer de SHO vers cette cellule.
Exemple : La cellule serveuse a comme ID 61888 (SC = 205). Lors de l‟appel, la cellule 62096 (SC =
293) donne un niveau de champ plus élevé mais n‟est pas ajoutée au niveau de l‟Active Set du fait que
ces deux cellules ne sont pas déclarées voisines.
4.2.2 Mauvaise couverture
Dans ce cas la coupure se produit dans les régions où les conditions CPICH RSCP et / ou CPICH
EcNo ont des valeurs critiques et ne conviennent pas pour une bonne connexion.
Parmi les causes de mauvaise couverture on trouve :
Le site est en panne ou n‟exite pas dans cette zone.
Mauvaise configuration et positionnement des antennes.
Grande perte au niveau de câble (feeder) ou une faible puissance de sorite de RBS
Un niveau élevé d'interférence (externe, interne, de la coexistence, l'Inter-modulation)
Un réglage incorrect des paramètres de puissance de sortie des canaux de contrôle et de trafic.
Exemple : L‟environnement radio d‟après les rapports de mesure de l‟UE était défavorable. Le
RSCP de la cellule serveuse est de -127dBm et Ec/No est -32dB.
Figure 34 : Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de mauvaise couverture
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4.2.3 Mauvaises conditions radio
Dans ce cas le Drop se produit lorsque la meilleure cellule serveuse (Best Server cell) est manquante
(surtout dans de bonnes conditions RSCP CPICH). La mise à jour de l‟active set de UE ne suivre pas
l'évolution rapide de la couverture. Dans ce cas, les situations de la Pilot Pollution sont incluses
(plusieurs cellules en Active Set mais aucune ne domine la signale reçu (RSSI est grand mais le Ec/No
est très faibles pour tous les cellules)). On trouve plusieurs raisons à savoir (Un mauvais TILTE ou
Azimuth ou le type de l‟antenne).
Exemple: L‟Active Set se compose des deux cellules de SC 49 et 303. Les cellules MN (Monitored
neighbors de SCs 304, 179 et180 leur sont très proches par rapport à leur RSCP (de –70dBm à –79
dBm).
Figure 35 : Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de mauvaises conditions radio
4.2.4 Congestion
Dans ce cas le Drop se produit quand il n'y a pas de ressources disponibles pour la connexion radio.
Le réseau envoie une RRC connexion release lorsque le RBS atteint sa puissance maximale disponible
en DL. Lorsque le drop se produit, la cause « congestion » est communiqué clairement dans le
message de la couche 3 « RRC connexion release ».
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Exemple : Dans ce cas, les conditions radio ne sont pas critiques. On remarque la présence d‟une Best
Server avec deux autres cellules qui transportent le service. L‟indisponibilité des ressources radio
arrive brusquement après un nombre de SHO rapides et un message envoyé par le réseau intitulé
« RRC Connection Release » apparaît pour annoncer la coupure de l‟appel. Sur les messages du niveau
3 on voit clairement que la cause de cette coupure est “Congestion”.
Figure 36 :Prise d‟écran Tems illustrant la détection du problème de congestion
4.3 Proposition de changements
Avant de suggérer un changement, il faut étudier les points suivants :
Les photos du site
La hauteur des constructions autour du site
Le type des tilts utilisé dans un secteur donnée (mécanique/électrique)
Le gain maximal des antennes et leur radiation horizontale et verticale.
Pour combattre les problèmes de couverture, quelques solutions peuvent être proposées :
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4.3.1 Les tilts
Le tilt est l'angle par rapport au plan horizontal dans lequel l'antenne émet le plus de puissance
Les tilts sont suggérés dans le cas de sites overshooters puisqu‟ils permettent de limiter la couverture
d‟un secteur donné.
Il existe deux types de tilt :
Tilt mécanique : Est 'visible' parce que l'antenne s'incline physiquement.
Tilt électrique : Est propre à l'antenne et n'est pas visible. Il est modifiable à distance.
Il est toujours préférable de commencer par le tilt électrique pour ne pas affecter la couverture GSM.
Une combinaison du tilt mécanique et électrique doit être optimale.
4.3.2 Ré-azimutage
L'azimut de l'antenne est la direction dans laquelle l'antenne émet la majeure partie de sa puissance.
Dans ce cadre, 0° correspond au nord, 90° à l'est, 180° au sud, etc. Pour les antennes
omnidirectionnelles (antennes qui émettent autant dans toutes les directions comme c'est le cas par
exemple pour un grand nombre de stations de radiodiffusion), l'indication de la direction n'a pas
d'importance et celle-ci n'est donc pas renseignée ou bien une valeur est indiquée au hasard
(généralement 0).
En changeant l‟azimuth d‟une antenne pour améliorer la couverture de certaines zones.
4.3.3 Rehaussement ou baisse de l’antenne
Parfois l‟emplacement de l‟antenne dans une position basse peut avoir un grand impact sur sa
performance. De même, positionner l‟antenne à grande hauteur peut causer des lobes secondaires qui
augmentent les interférences.
Une antenne peut également être affectée par des bâtiments à grande hauteur dans son entourage. Dans
ce cas, il faut penser à changer son emplacement. On a rarement recours à cette solution à cause de
son coût.
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5. Traitement de cas réels :
Après avoir vu dans ce qui chapitre la méthodologie de tuning, nous allons illustrer son processus par
des études de cas concrets élaborées durant mon stage. Pour des raisons de confidentialité, la zone en
question ne sera pas dévoilée ainsi que les identifiants des sites.
5.1 Analyse des Scrambling Codes
Figure 37 :Plot du SC de best serving lors du drive test
L‟analyse de plot de scrambling codes dévoile que tous les sites sont opérationnel lors du drive test.
Cette analyse s‟appuie sur l‟examen des scrambling codes propres à chaque secteur.
5.2 Analyse de couverture :
Figure 38 :Plot du RSCP lors du drive test
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Le plot de RSCP dévoile La couverture est généralement bonne (91.68% de RSCP >= -85 dBm et
100% RSCP >= -100dBm) mais on a quatre zone ou le RSCP est inferieur à -90dBm. Pour savoir les
causes de cette mauvaise couverture on analyse les messages et les mesures enregistrés par TMES lors
de Drive test. On trouve que le manque des relations de voisinage est la cause dans les zones A et B et
les interférences sont la principale cause de dégradation de qualité dans les Zones C et D.
5.3 Analyse du rapport Ec/N0
Le plot de Drive test montre que la qualité est mauvaise dans la moitié de zone :
- Ec/No >= -11 dB : 47.48 %
- Ec/No >= -14 dB : 88.55 %
L‟analyse de l‟enregistrement de ce Drive test nous donne une vue globale sur les causes de la
mauvaise qualité de EcNo dans ces Zones. La figure ci-dessus montre le plot de l‟EcNo lors de
Drive test, les causes et les recommandations.
Figure 39 :Plot de l’EcNo lors du drive test
5.4 Analyse de coupure et blocage d’appel :
Dans ce drive test on a 5 événements de coupure d‟appel et aucun blocage d‟appel.
L‟analyse d‟une coupure d‟appel faite grâce à TEMS, a prouvé que la cause principale des coupures
d‟appels était le manque de voisinage, surtout aux bords de couverture de cellule.
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Figure 40 : Plot des coupures d‟appel lors du drive test
L‟analyse des coupures d‟appels ainsi aboutit à l‟élaboration d‟un ensemble d‟action comme illustré
dans la figure ci-dessous :
La cellule
serveuse Nombre de
coupure
Le problème
de la coupure La solution proposée
Site-2(3) 1 absence de relation de
voisinage
Déclarer la relation suivante :
Site-2(3) Site-1(3)
Site-3(2) 1 Absence de relation de
voisinage
Déclarer les relations suivantes :
Site-3(2) Site-2(2)
Site-3(2) Site-1(3)
Site-3(2) Site-4(1)
Site-4(3) 2 Absence de relation de
voisinage
Déclarer les relations suivantes :
Site-4(2) Site-6(3)
Site-4(3) Site-6(3)
Site-4(3) Site-5(2)
Site-4(3) Site-9(3)
Site-5(1) 1 mauvaise couverture Down Tilt la cellule Site-5(3) pour avoir une
continuité de couverture entre les secteurs de Site-5
Tableau 5 : Tableau résumant l‟analyse les coupures d‟appels rencontrés lors du Drive Test
6. Conclusion
La phase de tuning s‟avère une phase cruciale pour l‟opérateur ainsi que pour l‟équipementier pour
assurer un bon démarrage du service en question, car donner une excellente première perception de
l‟utilisateur vis-à-vis du service fourni est le grand challenge de tous les opérateurs. Elle est aussi
d‟une grande importance dans la mesure où elle corrige les inévitables petites erreurs relatives à la
phase du Design.
La phase de tuning étant franchie, une autre phase s‟avère indispensable pour la maintenance de la
bonne qualité du service ainsi que pour pouvoir suivre l‟évolution du nombre d‟utilisateurs 3G qui ne
cesse d‟augmenter. Il s‟agit de la phase d‟optimisation qui est l‟objet du chapitre 4.
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Chapitre 4 :
Les indicateurs clés de performances de système WCDMA
1. Introduction
Ce chapitre a pour objectif de décrire les principes de l'optimisation d'un réseau radio WCDMA. Il
explique les différentes étapes ainsi que les outils utilisés dans le processus d‟optimisation selon la
perspective Ericsson.
Après la phase de tuning vient celle de l'Optimisation qui identifie et résout des problèmes du réseau
On-Air principalement liés à l'augmentation du nombre d‟abonnés.
Le processus d‟optimisation aboutit généralement à des changements de paramètres pour les
différentes fonctionnalités telles le contrôle de puissance, la gestion de la capacité, le handover et la
commutation de canal (Channel switching).
Les données collectées de diverses sources système sont analysées et les recommandations sont faites.
Ericsson utilise différents outils que sont :
les statistiques de performance
les enregistrements du Trafic d'Équipement usagers UETR (User Equipment Trafic
Recording),
les enregistrements du Trafic des cellules CTR (Cell Trafic Recording),
Les Informations issues des Drive tests ainsi que les feedbacks des abonnés sont aussi pris en
compte.
Pour assurer une gestion efficace des performances d'un réseau cellulaire, il faut être capable de
naviguer dans les données rassemblées dans le réseau et déterminer les secteurs où des améliorations
sont nécessaires
En raison de la quantité énorme des données statistiques de performance qui sont rassemblées par le
réseau WCDMA, il s‟avère judicieux d‟extraire et de calculer des indicateurs clés de performance lié
directement à la qualité que de corréler toutes les données pour l‟ensemble du réseau pour construire
une image cohérente de l‟état du réseau.
Les indicateurs clés de performance sont des métriques formulées sur la base de mesures assez
précises, connues sous le nom de compteurs, récupérées à partir des différents composants du réseau.
L‟examen des KPIs relèvent des taches quotidiennes de l‟équipe radio. Les conclusions qui en
découlent sont constituent généralement des réponses aux questions suivantes :
Les performances du réseau sont elles à la hauteur des exigences ?
Les performances ont-elles changés ? (amélioration ou dégradation)
Quelles sont les zones problématiques ? De quel type de problème s‟agit-il ?
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Avant d‟entamer les considérations des KPI, un rappel sur les compteurs et leur relation avec les KPI
sera d‟une grande utilité.
2. Les compteurs
En principe, chaque vendeur équipe son système d‟un ensemble de compteurs mesurant les
différents événements ayant eu lieu dans le réseau (exemple : les alarmes), dans le but d‟analyser et de
suivre de près les performances, ainsi que la stabilité. Tandis que le contrôle de la stabilité est en
quelques sortes d‟intérêt moyen, le contrôle de performance s‟avère être, par contre, d‟une très grande
importance. En effet, en se basant sur les compteurs des événements, ce type de contrôle garanti une
bonne gestion des ressources en détectant de manière efficace les problèmes survenus au niveau d‟un
matériel spécifique mettant ainsi en péril le bon fonctionnement du réseau.
Les sept types de conteur disponible en PMS sont:
Peg counter :
Un compteur qui est incrémenté de 1 à chaque apparition d‟une activité spécifique.
Gauge Counter :
Un compteur qui peut être démuni ou augmenté en fonction de l‟activité en systéme.
Accumulator counter :
Est un compteur qui est augmenté par la valeur d'un échantillon. Il indique la somme totale de
toutes les valeurs d‟échantillons prises pendant un certain temps. Ce nom d'un accumulateur
commence soit par pmSum ou par pmSumOfSamp.
Scan counter :
Est un compteur qui est augmenté de 1 à chaque fois que le compteur accumulateur
correspondant est augmenté. Il indique combien d'échantillons ont été lus, et ajouté au
compteur accumulateur correspondant. Ce compteur peut donc être considéré comme un type
spécifique de Peg Counter.
Calculated Counter :
Utilisation de Accumulator counter et Scan counter permet de calculer une moyenne, connu
comme un Calculated Statistics Counter. Le calcul est effectué dans la base de données de
Statistique OSS-RC. Les fichiers POR doivent être ouverts avant que les valeurs du compteur
peuvent être transférer dans la base de données. Les calculs sont effectués par la base de
données elle-même au cours de ce processus. Cela signifie que ces compteurs ne sont pas
disponibles lorsque la base de données statistique n'est pas présente.
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Position Determining Function (PDF) counter :
Est une liste de gamme de valeur. Une valeur est échantillonné (lire) périodiquement. Si la
valeur tombe dans une certaine gamme, le Compteur de gamme pour cette gamme est
augmenté. Toutes les valeurs de compteur de gamme sont collectées et stockées dans un fichier
de ROP à la fin de chaque période de déclaration.
Discrete Distributed Measurements (DDM) :
Est une série de valeurs enregistrées durant une période de déclaration. Chaque série de
valeurs peut être de l'un des types de mesure suivants:
la valeur de cumule des mesures sur une période.
une moyenne sur la durée de la période de mesure.
Lire à un moment précis (le temps de mesure), dans la période de mesure (à un cadre
spécifique)
À la fin d'une série de périodes consécutives de mesure toutes les valeurs de mesure sont
collectées et stockées dans un fichier ROP.
3. Modules de la QoS
La définition de la qualité de service sert pour mesurer le degré de satisfaction de l‟utilisateur de la
globalité du service. Le concept de la QoS consiste en six exigences:
Performance de Service d’accessibilité :
Cela mesure la possibilité qu‟un service soit obtenu à des tolérances près et selon d‟autres conditions,
quand l‟utilisateur le demande. C‟est la capacité de joindre le réseau. L‟opérateur doit surveiller le taux
de succès d‟établissement d‟appel, le taux de succès de la procédure de paging, la probabilité de
blocage etc.
Performance de Service maintienne (Retainibility) :
La capacité d'un service, une fois obtenu, à continuer à être fourni dans des conditions données pour la
durée demandée. L'opérateur doit alors observer le taux d‟échec d'appel.
Performance de Service Integrity
Le degré avec lequel on fournit un service, obtenu une fois, sans dommages excessifs. Par exemple,
l'opérateur doit observer le BLER et le throughput
Performance de Service Support
C‟est la capacité d‟un opérateur à fournir un service et fournir de l‟aide lors de son usage.
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Performance de Service Operability
C‟est la capacité d‟un service à être exploité facilement et avec succès par un utilisateur.
Performance de Service Security
La protection prémunie contre le contrôle non autorisé, l'utilisation frauduleuse, le dommage
malveillant, la mauvaise utilisation, l'erreur humaine et la catastrophe naturelle.
Ces six critères de QoS sont illustrés dans la figure ci-dessous :
Figure 41 : Les critères de QoS*
En mesurant continuellement le QoS par le contrôle des KPI, l'opérateur devrait être capable de :
Détecter les problèmes du réseau et déterminer si les exigences en termes de qualité ne sont pas
accomplies.
Localiser géographiquement les problèmes en isolant la zone, la cellule, ou l'émetteur-récepteur
manifestant un problème.
Détecter les zones à densifier en contrôlant les niveaux de trafic et en déterminant où l‟ajout de
matériel est nécessaire.
Identifier les cellules qui sont rentables « money makers » en examinant le trafic porté. C'est
important dans la détermination de la sévérité du cas d'une cellule étant hors service.
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4. Flux D'Optimisation WCDMA RAN :
Le principal objectif de l'optimisation d'un réseau est d'assurer que tout service concernant les
défauts liés à la charge de trafic dans le réseau après le réglage initial sont corrigées. La figure
sous-dessus illustre Les principales tâches de flux d‟optimisation de RAN WCDMA :
Figure 42 : Optimization Process
4.1 Préparations :
Cette phase a pour but de trouver les problèmes de réseau et vérifier ces paramètres. Il y a de
nombreux problèmes qui peuvent être réduits à partir du début si cela est fait. Il faut vérifier :
les Réglages des paramètres.
les relations de voisinage.
Scrambling codes
4.2 Module d’accessibilité :
Au cours de ce module, l'accessibilité du réseau WCDMA RAN est analysée. On analysant Les
comportements d‟UE en mode veille ainsi que dans le processus de Random Access afin de faire
la meilleure performance du réseau.
4.3 Module de maintienne :
Au cours de ce module, la retainability du WCDMA RAN est analysée. Le comportement de
mobilité UE ainsi que les performances de transfert sont analysés afin de faire la meilleure
performance du réseau.
4.4 Module de l’intégrité :
Au cours de ce module, l‟intégrité du WCDMA RAN est analysée. Le BELR est analysé afin de
faire la meilleure performance du réseau.
5. Processus d’optimisation du réseau WCDMA RAN
Chaque Module de flux d‟optimisation de RAN WCDMA suivre le processus suivant :
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Figure 43 Figure illustrant le processus d‟optimisation d‟un réseau WCDMA.
5.1 Collection et Evaluation des Données
Ces mesures doivent être prises durant l‟heure chargée aussi bien que les heures ou le trafic est
normal. Pour assurer la collecte des données statistiques, des profiles contenant les compteurs que l‟on
souhaite extraire sont défini pour chaque RNC (compteurs activés). Dans le cas ou l‟on ne génère pas
de valeur pour un compteur que l‟on juge important un nouveau profil doit être défini et activé.
Les compteurs indispensables à tous profil sont ceux en liaison direct avec : RRC, RAB, Contrôle
d‟Admission, l‟état up ou down des Cellules, la Congestion, le Handover, Handover Inter-frequences,
IRAT Handover, la charge du processor interne au RNC, l‟état du traffic Iur, Cell update, and Channel
Switching.
OSS-RC :C‟est l‟emplacement ou l‟on trouve l‟output des différents enregistrements ainsi que les
ROP files des différents nœuds du réseau.
5.2 Analyse des performances
Pendant cette analyse des performances, les KPIs déduits des mesures de performance sont évalués
pour trouver les cellules problématiques ainsi que les zones géographiques inhérentes.
Les plus mauvaises cellules (worst cells) sont divisées en plusieurs types et devraient aussi être
analysés de manière optimale dans leur ordre de sévérité.
Cet ordre est généralement comme suit :
Cellules à accès aléatoire défaillant :
La méthodologie pour optimiser la procédure d'accès aléatoire est très délicate en raison du petit
nombre de compteurs générés. Ce qui peut être fait à ce niveau est : ajuster les paramètres d'accès
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aléatoires et ensuite observer les variations des nombre de connexions ainsi que le nombre de requêtes
RACH ratées.
Cellules à problème de partage de charge à l’accessibilité :
Ceci a pour objet d‟examiner le nombre de requêtes d‟admission rejetées.
Cellules à problème de RAB :
Ces cellules ne sont pas conformes aux objectifs en termes de maintien et Intégrité. L‟optimisation de
ce problème passe par la révision des paramètres radio en s‟appuyant sur les configurations des sites,
la localisation géographique, les Drive tests des clusters en question ainsi que les GPEH, CTR et
UETR inhérents.
5.3 Elaboration des recommandations et leur implémentation
Généralement, il y aura deux types de conclusions qui découleraient de l'analyse des données
statistiques. Ces conclusions sont rapportent soit aux valeurs des paramètres Cellules/RBS/RNC, ou à
la configuration matériel des équipements telle l'inclinaison d'antenne ou la hauteur d'antenne etc. Un
rapport bref devrait être produit et présenté au client, décrivant les conclusions tirées, les
recommandations formulées et les arguments pour justifier les changements que l‟on souhaite
appliquer au réseau.
Le dit rapport devrait aussi fournir au client les données inputs nécessaires pour être capable de
comprendre la nature du problème et pourquoi les Demandes de Changement (Change Request)
s‟imposent.
5.4 Vérification des changements
Après la mise en œuvre de changements (paramétriques, hardware etc) les performances du réseau
devrait être contrôlée pour vérifier l'impact de changements faits. Les données statistiques de
performance devraient être rassemblées après la mise en œuvre de changement afin d‟évaluer les
performances du réseau dans les zones problématiques. Si pour n'importe quelle raison les
changements mis en œuvre ont causé des dégradations au niveau de l‟établissement des connections, la
configuration de départ doit être restaurée pour ensuite parcourir d‟autres pistes.
6. Aperçu sur quelques aspects d’optimisation d’un réseau 3 G
6.1 Module d’accessibilité
6.1.1 Généralités
C'est le premier module qui devrait être optimisé. L'accessibilité est définie comme la capacité d'un
utilisateur à obtenir le service demandé du système. En WCDMA RAN, ce métrique peut être mesuré
en calculant le produit de la probabilité de réussite de connexion RRC et la probabilité de succès
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d'établissement RAB. Cette métrique peut être calculée par cellule et par RNC pour tous les services
pris en charge.
La figure ci-dessous montre l‟établissement d‟un appel émanant d‟un mobile ainsi que toutes les
actions différentes prises avant qu'un appel ne soit établi.
Figure 44 : La procédure d‟accessibilité au réseau
6.1.2 Les indicteurs clés de performances de l’accessibilité :
6.1.2.1 Accessibilité – Speech, CS6 , CS57 :
La seule méthode pour identifie la performance d‟accessibilité est via le « Call Setup Success Rate
(CSSR) » ce metrique est mesuré en utilisant le produit de La probabilité de RRC Connection
Success et La probabilité de RAB establishment success.
pmTotNoRrcConnectReqCsSucc :« Total Number of Success Conversational Call RRC Connection Setups »
Ce conteur est incrémenté lorsque le message « RRC Connection Setup Complete Message » est
reçu après une tentative de « Originating » ou « Terminating Conversational Call ».
pmTotNoRrcConnectReqCs :« Total Number of Conversational Call RRC Connection Attempts »
Ce conteur est incrémenté lorsque le message « RRC connection request message » est reçu avec
un demande d‟etablissement de « Originating Conversational Call » ou « Terminating Conversational
Call ».
pmNoRabEstablishAttemptSpeech : « The Number of RAB Establishment Attempts »
Ce conteur est incrémenté lorsque le reseau cœur envoie un message « RAB Assignment Request
Message » demandant la modification ou la mise en place de RAB.
100 * (pmTotNoRrcConnectReqCsSucc/ pmTotNoRrcConnectReqCs) * (pmNoRabEstablishSuccess<RAB>/ pmNoRabEstablishAttempt<RAB>)
RAB=speech, CS64 ou CS57
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pmNoRabEstablishSuccessSpeech : « The Number of Successful RAB Establishments ».
Ce conteur est incrémenté lorsque l‟établissement de RAB est réussit.
6.1.2.2 Accessibilité – packet
Parfois dans le cas d‟une re-sélection de cellule durant une connexion RRC, un mobile peut répéter
le message de requête de connexion RRC plusieurs fois, ce message peut parvenir à une autre cellule,
et vu que le RAN ne compte pas les connexions dupliquées RRC, il se peut que certaine petite cellules
affichent un taux de succès de connexion RRC supérieur à 100% : Requête amorcée dans une cellule et
le succès enregistré dans une autre.
6.1.3 Les performance des mauvaise cellules :
Le plus important dans cette phase c‟est de trouver les plus mauvaises cellules en termes
d‟accessibilité. Il existe une formule qui combine les taux de succès élémentaires pour décider des
mauvaises cellules en termes de performance. La plus mauvaise cellule peut être trouvée en analysant
le taux de réussites d‟établissement d‟appel d'une cellule. On trouve deux catégories de KPI une est
utilisée pour décliner les mauvaises cellules en termes d‟échec de connexion RRC et en termes
d‟échec d‟établissement de RAB. Une seconde catégorie est utilisée pour décliner les raison des
échecs.
La stratégie d'optimisation consiste à traiter les plus mauvaises cellules par rapport à un service
particulier, donc les formules spécifiques à chaque service doivent être utilisées.
6.1.4 Exemples de cas d’analyse de l’établissement des connexions RRC et RAB
Une fois les mauvaises cellules en termes d‟établissement de connexions RRC trouvées, il convient
de déterminer la source du problème afin de le cerner et de le corriger. L‟algorithme ci-dessous montre
la procédure d‟analyse qu‟on utilise dans le cas d‟Ericsson. Il combine les étapes d‟établissement
d‟une connexion RRC (qui constituent des événements) avec les compteurs relatifs à chaque étape qui
s‟incrémentent à chaque occurrence de l‟événement en question. Nous allons nous focaliser sur les
étapes les plus pertinentes et les plus fréquemment rencontrées.
100 * (pmTotNoRrcConnectReqPsSucc / pmTotNoRrcConnectReqPs) * (pmNoRabEstablishSuccess<RAB> / pmNoRabEstablishAttempt<RAB>)
RAB= PacketInteractive ou PacketStream
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Figure 45 : Illustrant l‟analyse d‟un appel MOC ainsi que les différentes conclusions tirées
6.1.4.1 Blocage en contrôle d’admission
Les blocages au niveau du contrôle d‟admission est dû à des seuils de paramétrages inadéquats. Il est
ainsi nécessaire de savoir la source exacte du problème pour pouvoir le résoudre.
La figure ci-dessus montre les neuf étapes de contrôle d‟admission :
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Figure 46 : Flux du contrôle d‟admission
Quand un besoin de nouvelles ressources est exprimé (établissement d‟un lien radio ou modification
d‟un lien existant), la fonction de contrôle d‟admission reçoit une requête d‟admission. Cette requête
spécifie une estimation du nombre de ressources dédiées requises par le line radio à établir. Cette
estimation est ensuite comparée avec les ressources disponibles ainsi qu‟avec les seuils d‟admission
configurés par l‟opérateur. Enfin une réponse est envoyée à l‟utilisateur pour accepter ou rejeter sa
demande.
Le compteur pmNoReqDeniedAdm montre le nombre de connexion RRC et de requêtes RAB
auxquelles on a refusé l‟admission. Il est à noter que ce compteur est incrémenté dans le cas de rejet de
connexion RRC, RAB ou dans le cas d‟un channel upswitch.
Il faut s‟assurer que ces paramètres coïncident avec la capacité planifiée. Dans le cas écheant il faut
refairele dimensionnement pour augmenter la capacité du système ou bien activer le partage de charge
inter-fréquence pour augmenter le trucking efficiency.
6.1.4.2 Manque de ressources de transmission
Les ressources de transmission ne sont pas vérifiées lors du contrôle d‟admission. Donc il se peut qu‟il
y a blocage des connexion RRC et RAB à cause d‟un manque dans les ressources de transmission. Les
compteurs inhérents à la congestion des TXB d‟un RBS sont : pmSetupFailuresSfn (n=2k,
k=3,4,5,6,7,8).
Normalement, dans un réseau mobile le facteur limitant l‟accessibilité ne doit pas être en relation avec
la transmission. Donc un taux d‟établissement des connexions AAL2 ne doit être que 100%.
Cependant, vu que la bande passante requise en WCDMA pour assurer des débits élevés est
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importantes, des échecs peuvent être constatés dans la transmission de certaines cellules. Ceci se fait à
travers :
un taux non-nul de l‟échec des liens radio dans l‟établissement des connexions RRC tout en
éliminant la possibilité d‟un blocage au niveau de admission control (pmNoReqDeniedAdm), ou
allocation code (pmSetupFailuresSf) ou bien d‟un problème hardware (examen des alarmes
générées).
Un grand nombre d‟échec de RAB interactive avec un petit nombre de blocage au niveau de
l‟admission control.
Afin de remédier aux problèmes de transmission, il est suggéré d‟ajouter des liens E1. Et comme
solution à court terme, on pourrait envisager de fixer le paramètre sf8Adm à zéro pour optimiser
l‟usage de la bande passant du lien E1.
6.2 Module de maintien
6.2.1 Généralités
Retainability est définie comme la capacité des utilisateurs à conserver son service demandé une
fois connecté pour la durée souhaitée. Cette métrique peut être calculée par cellule et par RNC pour
tous les services pris en charge.
En termes de classement des cellules les plus dégradées, on devrait prendre principalement en
considération le taux de coupure d‟appel. Parallèlement, le classement peut être fait en se basant sur la
contribution de chaque cellule individuellement dans le taux Total de « Dropped Call » au niveau de
l‟RNC.
Une première vérification peut être entamée pour voir où sont situées les cellules dégradées. Si elles
sont aux bordures entre deux RNC, il est recommandé de procéder une vérification des performances
de l‟Iur Handover.
Il existe 4 principales raisons pour les Coupures d‟appel:
Coupure due à l‟UL Out Of synchronisation (Supervision de la connexion radio)
Coupure due à la congestion (Contrôle de Congestion)
Coupure due au Soft/Softer Handover (Fonctions du Soft Handover)
Coupure due à l‟IRAT Handover (Fonctions de l‟IRAT Handover)
6.2.2 Les indicteurs clés de performances du maintien :
6.2.2.1 Retainability- Speech
La seule méthode pour identifie la performance de retainability est via le Drop Call Rate. Ce
métrique est le rapport de Nombre de RAB releases for speech et la somme de nombre de Normal
RAB releases for speech et le nombre de System RAB releases for speech.
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6.2.2.2 Retainability- video
La formule de Drop Rate of vidéo.
6.2.2.3 Retainability- packet
Le drop rate du PS Interactive peut calcule comme le produit de taux de sortie du système à
commutation de paquets (Packet-Switched system release rate) et le taux d‟échec d‟accès (access
failure rate).le taux de coupure de commutation de packet par UtranCell pour tous les services de PS
Interactive, donné par l‟affichage des coupures d‟appels pout tous les packet calls, prenant en
consideration les HSDPA calls.
dropped call for PS 64 streaming calls.
6.2.3 Coupure due à l’UL Out-Of-Synchronization
Une coupure due à « l‟Ul Out Of Synchronization » peut être détecté grâce à la fonction de
«Supervision de la connexion Radio». Cette fonction performe à l‟aide des trois principaux
algorithmes suivants :
Supervision de la synchronisation du lien radio
Supervision du protocole RLC (Echecs au niveau de la couche 2)
Supervision de la connexion au niveau des canaux communs.
La supervision de la synchronisation du lien radio se fait au niveau des canaux dédiés alors que la
supervision du protocole RLC au niveau de tous les canaux. La coupure d‟appel due à « l‟Ul Out Of
Synchronization » est le symptôme pour d‟autres problèmes comme le manque de couverture en
Downlink ou en Uplink ou le problème d‟interférence. Cet état est franchi quand la synchronisation du
lien montant est perdue. Quand le BER du canal pilote excède la valeur seuil pour un certain nombre
de trames consécutives, le lien radio est considéré comme hors de synchronisation.
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Le problème de « l‟UL Out Of Synchronization » peut être dû à une énorme puissance de transmission
du Mobile (UE). Dans une phase de Soft Handover, par exemple, le mobile se connecte à une cellule
lointaine figurant dans l‟Active Set et qu‟elle est la meilleure qui le sert. Dans ce cas, les deux
paramètres RSCP et Ec/N0 augmentent, et l‟RBS demande encore au mobile d‟augmenter sa
puissance. La figure ci-dessus représente les variations des paramètres RSCP & Ec/N0, et la puissance
de transmission du mobile.
Figure 47 :La puissance de transmission de UE VS EcNo et RSCP de CPICH
A ce moment, et lorsque toutes les autres cellules sont libérées, et que la seule cellule distante figure
dans l‟Active Set, une coupure d‟appel se produit du fait que la puissance émise par le mobile n‟arrive
pas à dépasser la sensibilité de l‟RBS. C‟est le problème « d‟UL Out Of Synchronization ».
Pour remédier au problème de « Ul-Out-Of-Synchronization », l‟agent d‟optimisation a proposé un
réglage d‟un paramètre appelé MinPwrRI au niveau de la cellule. Ce paramètre a un impact direct sur
le RSSI en UL. Donc, en réglant ce MinPwrRI sur une valeur plus grande, on aura un UL RSSI plus
grand et par la suite la sensibilité de l‟RBS va augmenter, ce qui permettra au mobile à ne plus
augmenter sa puissance pour être servi par une cellule très lointaine.
6.2.4 Coupure due à la congestion
A l‟aide de certains compteurs qu‟on peut activer au niveau de la RBS, on peut conclure si le problème
de coupure d‟appel est dû à la congestion. Si c‟est le cas, alors une extension de la capacité des
ressources de l‟RBS pourrait résoudre le problème.
6.2.5 Coupure due au Soft/Softer Handover
La fonctionnalité Soft/Softer Handover sert pour définir la manière par laquelle plusieurs porteuses
peuvent se connecter dans une phase de Soft/Softer handover, et décide de l‟établissement ou de la
libération des connexions entre l„RBS et le mobile.
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Figure 48 : Procédure du Soft Handover
Tout d‟abord, on doit vérifier, à l‟aide de compteurs bien spécifiques, si la coupure est due à un
problème au niveau du Handover ou non. Pour cela, il existe une formule exprimant le taux de
coupures dues à une action de Handover quand une cellule valide (une cellule est dite valide quand elle
appartient au « neighbour Set ») ou non-valide ne pourrait pas être ajoutée à « Active Set ». En plus de
ceci, il existe une autre formule permettant d‟évaluer le taux d‟échec durant une phase d‟addition ou
remplacement d‟une cellule dans « Active Set ». Pour bien mener une analyse des coupures d‟appel
dues éventuellement à un problème de Handover, on doit tout d‟abord comprendre les mécanismes
d‟addition, de suppression, de remplacement de cellules dans Active Set durant un Soft/Softer
Handover ainsi que les différents problèmes qui en résultent. Ceci nous mène à étudier le phénomène
de Sélection/Re-sélection de cellules qui se manifeste lorsque le mobile est en état de veille.
Le mobile performe la re-sélection d‟une nouvelle cellule lorsque le critère de re-sélection de cellule se
vérifie durant un certain intervalle de temps appelé treSelection. La figure ci-dessous présente ce
phénomène.
Figure 49 : Re-sélection de cellule
Le critère de re-sélection de cellule est utilisé pour les cellules intra-fréquence, inter-fréquence, et
inter-RAT (Radio Access Technology).
L‟objectif principal de l‟optimisation dans ce cas est la réduction du nombre de fois de déclenchement
de la re-sélection de cellule. Analysons un exemple pratique, supposons que le mobile a envoyé un
message de demande de la connexion radio, et durant le moment d‟attente d‟une réponse
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d‟établissement du lien, le mobile détecte une autre cellule meilleure et essai donc de faire une re-
sélection de cellule. Ceci se produit quand le nombre de message de demande reste inférieur à une
certaine valeur déjà fixée du nombre de demande maximum d‟établissement d‟appel. Donc on a
intérêt à réduire le paramètre treSelection, ainsi évite ce cas de problème de se produire après. On
appelle ce phénomène « Pilot Pollution ».
6.2.6 Coupure due à l’IRAT Handover
Un Système d‟accès Radio basé WCDMA prend en charge le Handover du/vers le GSM pour des
raisons de couverture. Ainsi, il est possible de réaliser un Handover IRAT pour des raisons de priorité
ou de capacité. La figure ci-dessous illustre ceci.
Figure 50 : Handover WCDMA (IRAT Handover)
La fonctionnalité IRAT-Handover permet au système de changer les connexions de l‟UMTS vers le
Système GSM et vice versa. Dès l‟introduction du système UMTS, on avait à résoudre le problème de
la coupure d‟appel qui se manifestait lorsque le mobile sort de la zone de couverture du système
UMTS, la connexion doit donc être supportée par le système GSM en raison de sa large couverture. De
plus la fonctionnalité d‟IRAT-Handover permet aux opérateurs de bien piloter le trafic entre l‟UMTS
et le GSM.
Cependant, un problème majeur se manifeste en raison de la différence de débit caractérisant les deux
systèmes UMTS et GSM. Par conséquent, les débits doivent être réduits dès que les conditions Radio
se détériorent.
Prenons l‟exemple du service voix, nous avons la formule suivante :
Dans ce ratio, on évalue le nombre de tentatives réussies de réaliser un IRAT handover par rapport
aux nombre total de tentatives. Ainsi on peut détecter les cellules où il y a un problème d‟IRAT.
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7. Exemple de l’analyse de performance pour les cellules dégradées
7.1 Le cas d’un site congestionné :
La cellule NodeB-3 est parmi les sites qu‟ont les performances les plus dégradés avant le 22/5/2010, Comme ils
montrent les graphes suivants :
Figure 51 : Graphe de CSSR de la cellule NodeB-3
Le graphe ci-dessous montre que le taux d‟établissement d‟appel avant 22/5/ 2010 est inferieur à
80%. Le graphe ci-dessous aussi montre que le taux d‟établissement de HSDPA RAB est faible dans
le même période. Le bâton en Bleu est le nombre de tentative d‟établissement et le bâton en bleu est le
nombre de connexion Rab réussit.
Figure 52 : le Graphe de HSDPA RAB Setup Success Rate
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00HSDPA CSSR
HS…
0.00
5000.00
10000.00
15000.00
20000.00
25000.00
30000.00
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00HSDPA RAB Setup Success Rate
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INPT Juin 2010 69
L‟analyse de graphe de trafic de HSDPA nous montre que le site trafic beaucoup. Donc on n‟a pas des
problèmes au niveau des liens radio. Le graphe des nombre d‟utilisateur nous montre que le nombre
des Utilisateur est élevé.
Figure 53 : Graph de trafic HSDPA
Le graphe de Power Limit faillure DL pour la cellule NodeB-3 montre qu‟on un manque au niveau
des ressource radio en DL :
Figure 54 : Power Limit Failure DL
0.00
50000.00
100000.00
150000.00
200000.00
250000.00
HSDPA Traffic (Mbits) HSDPA…
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Le tableau suivant montre que l‟interface Iub est utilisée en 90% pour 11H chaque jour
Site name RNC Nombre
de E1
Nombre d'heurs ou
utilisation >90% (sur
3semaines du 28mars au
14avril)
Max DL Utilization %
(sur 3semaines du
28mars au 14avril)
NodeB-3 RRNC1 4 222 99.80
3G_AGDZ RNCMAR2 2 205 100.42
3G_BAAZIZ RNCMAR2 3 191 101.40
3G_LaayouneHayAmal RNCAGA1 4 186 100.04
3G_AgadirHamamEssalam RNCAGA1 4 181 99.88
3G_EssmaraActel RNCAGA1 4 166 99.58
3G_GUELMIMLGD RNCAGA1 4 162 99.53
3G_CPEGuelmim RNCAGA1 4 158 100.34
3G_BOUIZAKARNE RNCAGA1 4 150 99.38
Tableau 6 : tableau montre la duré d‟utilisation de l‟interface Iub
Tous Ces indicateurs nous montrent que de problème est du à la congestion. La solution la plus
convenable c‟est d‟ajouter de nouveaux sites. Ericsson à installé 3 sites, à partir de22/5/2010 les sites
sont opérationnels est les graphes ci-dessous nous montrent que les performances du site en question a
été améliorer.
Figure 55 : Prise d‟écran de la zone
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La photo ci-dessous est une prise d‟écran de Google Earth de la zone en question. La cellule NodeB-3
est en rouge. Est les nouveaux sites en vert. Il se voit clairement que la cellule NodeB-3 couvre une
grande zone urbaine avant l‟installation des nouveaux sites
7.2 Le cas de drop call :
Le graphe suivant montre le taux de coupure dans la cellule NodeB1 dont la valeur est supérieure à
5% avant le 6/4/2010.
Figure 56 : graphe de coupure d‟appel
Le graphe de drop due au soft Handover montre que la cause du drop est due au SHO et lorsqu‟on
consulte le graphe des coupures du à la manque de voisinage on trouve que le problème est au
manque de voisine. Donc il faut optimiser la liste des voisines.
Figure 57 : graphe de coupure d‟appel due au SHO
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
140.00
160.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
pmNoNormalRabReleaseSpeech - pmNoSystemRabReleaseSpeech
Voice Drop Call
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00Drop speech due to SHO Action
pmNoSysR…
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8. Conclusion
Les compteurs statistiques recueillis au niveau des RNC/ RBS reflètent les performances d‟une cellule
3G dans le réseau déployé. Pour les différentes anomalies qui apparaissent dans le fonctionnement du
réseau, des compteurs spécifiques doivent être analysées pour ressortir la source du problème.
Le nombre de compteurs générés par les différents nœuds du réseau est énorme, par conséquent,
l‟analyse devrait se concentrer seulement sur les compteurs reflétant les performances critiques des
cellules.
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Conclusion générale
Au terme de ce projet de fin d‟études, j‟ai pu mettre en lumière les fonctionnalités que propose la
technologie UMTS et son évolution HSDPA. J‟ai ensuite élaboré trois étapes cruciales dans
l‟évolution d‟un réseau radio à savoir la planification ainsi que le réglage initial avant la
commercialisation du produit. Après je me suis focalisés sur le réglage après la commercialisation
ainsi que l‟optimisation radio.
Le premier chapitre a été consacré à l‟élaboration d‟une étude des caractéristiques des technologies
UMTS et HSPDA, notamment ses principes fondamentaux, l‟architecture protocolaire ainsi que la
gestion des ressources radio.
Dans le deuxième chapitre, j‟ai étudié les Scrambling codes, et j‟ai participé à un projet dont j‟ai
planifié les SC des sites par une méthode reposant sur le regroupement des sites en cluster.
Dans le Troisième chapitre, l‟étape du réglage initial a été décrite. J‟ai abordé ses objectifs, ses étapes
de réalisation ainsi que l‟analyse d‟un cas concret dans le but d‟une meilleure compréhension de la
problématique posée.
Dans le quatrième chapitre, j‟ai mis en évidence le processus d‟optimisation radio. J‟ai introduit la
notion d‟indicateurs clés de performance et son utilité pour l‟évaluation des performances. J‟ai par la
suite entamé la description du processus d‟optimisation par ses deux modules essentiels qui sont
l‟accessibilité et le maintien des services. J‟ai analysé des cas concret et j‟ai terminé par une
proposition des solutions.
Durant ces quatre mois de stage, j‟ai pu développer mes capacités d‟adaptation, d‟organisation,
d‟initiative et d‟esprit de groupe. J‟ai eu l‟occasion de toucher à l‟aspect pratique du travail quotidien
de l‟ingénieur. Ainsi, j‟ai eu contribué à la planification d‟un réseau 3G réel, analyser et étudier des cas
concrets de situations de problèmes où il fallait prendre la bonne décision. De plus, ce projet m‟a
permis d‟enrichir et de consolider nos connaissances en télécommunications acquises au sein de notre
établissement.
Toute mon ambition est que ce travail sert de référence pour de futures recherches qu‟elles soient dans
le domaine de planification des Scrambling Codes ou dans le domaine du Réglage et d‟optimisation
radio de réseau 3G.
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Glossaire
A
ACK Acknowledgement
AICH Acquisition Indicator Channe
AMR Adaptive MultiRate speech codec
ARQ Automatic Repeat reQuest
B
BCCH Broadcast Control Channel
BCH Broadcast Control Channel
BLER Block Error Rate
C
C/I Carrier-to-Interference ratio
CCCH Common Control Channel
CCPCH Common Control Physical Channel
CM Connection Management
CPICH Common Pilot Channel
CQI Channel Quality Indicator
CS Circuit Switched
D
DL Downlink
G
GSM Global System for Mobile communications
H
HARQ Hybrid Automatic Repeat request
HS-DPCCH Dedicated Physical Control Channel
HS-DSCH High-Speed Downlink Shared
Channel
HS-PDSCH High-Speed Physical Downlink
Shared Channel
HS-SCCH HS Shared Control Channel
I
IRAT Inter-Radio Access Technology
K
KPI Key Indicator Performance
M
MGW Media Gateway
N
NACK Negative Acknowledgement
Q
QAM Quadrature Amplitude Modulation
QoS Quality of Service
QPSK Quadrature Phase Shift Keying
R
RAB Radio Access Bearer
RAN Radio Access Network
RB Radio Bearer
RBS Radio Base Station
RL Radio Link
RLC Radio Link Control
RNC Radio Network Controller
RRC Radio Resource Control
RSCP Received Signal Code Power
RSSI Received Signal Strength Indicator
T
TEMS Test Mobile System
U
UL Uplink
W
WCDMA Wideband Code Division Multiple
Access
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Bibliographie
WCDMA Radio Access Network Optimization: Key Performance Indicators (Document Ericsson)
WCDMA Radio Access Network Optimization: Data Collection (Document Ericsson)
WCDMA Radio Access Network Optimization: Service Accessibility
WCDMA Radio Access Network Optimization: Service Retainability
RAN Tuning Drops & Blocks Classification RevB
ALEX Libraries
Radio Network Tuning and Optimization for Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)
3G Cell Optimisation RevA_Facts
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Annexe : TEMS Investigation
TEMS Investigation est utilisé au niveau d‟Ericsson et représente l'outil leader de l'industrie pour le
dépannage, la vérification, l'optimisation et la maintenance des réseaux sans fil. Il permet d‟offrir une
collecte de données, d‟analyser en temps réel, et de post-traiter les mesures reçues. TEMS
Investigation est donc une solution complète pour les opérateurs de réseau qui permet d‟éliminer le
besoin d'outils multiples, de réduire les coûts et d‟enregistrer un gain de temps et d'efforts pour le
personnel des opérations.
En outre, TEMS Investigation supporte toutes les technologies et est donc indispensable pour le
déploiement des nouveaux réseaux.
Il présente les avantages suivant :
Ergonomie de l‟interface.
GPS intégré.
Description des événements lors du drive test, par voix audio
Alarmes sonores pour la détection des problèmes lors du drive test
La fenêtre centrale de Tems permet de visualiser un aperçu des différents paramètres du réseau et
passer à d‟autres fenêtres. Les paramètres visualisés dans la fenêtre principale contiennent :
• RxLevel.
• C/I.
• Statistiques des appels effectués lors du drive test en incluant les appels réussis, les appels bloqués et
les appels ayant enregistrés une coupure.
• Statistiques du handover (échec et succès).