pfe version final abdelkbir

8/9/2019 PFE Version Final Abdelkbir

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Stage de fin d’étude A l’entreprise

Juin 2014

Présentépar

M. EL BEKRAOUI ABDELKKBIR

Membres du jury

Encadrant : Mme. EL Hassani Sanae (Ensaj)

Encadrant : M. IMRAN Elkarfi (Huawei)

Encadrant : M. Mahmoud Ali (Huawei)

Pour l’obtention du diplôme d’Ingénieur d’Etat en

Télécommunications et Réseaux

Planification et optimisation radio duRéseau 3G – INWI-

Ecole nationale des sciences appliquées

El-Jadida


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Planification et optimisation radio du réseau 3G


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Résumé

L'optimisation est un concept d'analyse très important à laquelle les Ingénieurs Radio des

réseaux de télécommunication accordent un intérêt particulier. Elle assure et garantit, larentabilité des services proposés aux abonnés, qui ne lésinent sur aucun critère de qualitéavéré et satisfaisant.

La détection et l'analyse des incidents sur l'interface radio se font aux moyens de l'étude desindicateurs, laquelle débouche sur la recherche des alerteurs et la déduction des cellulesimpactées. Des outils et algorithmes appropriés. Sont développés à cette fin par leséquipementiers et mis à la disposition des ingénieurs Radio afin de guider leurs actionsd'optimisation sur les cellules dont les indicateurs de performance (KPI) seraient dégradés.

Le processus d’optimisation des réseaux radio mobiles (3G) est donc indispensable afind’aboutir à une meilleure couverture et une qualité de service satisfaisante. Ce stage s'inscritdans le cadre du projet de planification et d'optimisation du réseau 3G de INWI de la zone

Nador

Abstract

Optimization is a very important concept analysis which Radio Engineerstelecommunication networks pay special attention, optimization ensures and guarantees the

profitability of the services offered to subscribers who do not skimp on any criterion ofquality and proven satisfactory.

The detection and analysis of incidents on radio interface is done through the study ofindicators, leading to the search of alarm signals and the deduction of impacted cells.Appropriate tools and algorithms are being developed for this purpose by equipmentmanufacturers, who put them at the disposal of radio engineers. This helps them in their

optimization tasks on cells whose performance indicators may be damaged.The optimization process of mobile radio networks (3G) is essential in order to achieve

better coverage and a satisfactory quality of service. The internship is part of Planning andoptimization of 3G Inwi’s network of Nador area.


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Dédicace

A mes parents

Pour leurs sacrifices, leur dévouement inconditionnel et leur soutien infaillible.

Qu’ils trouvent ici le témoignage de mon amour profond et de ma gratitude certaine.

Que Dieu les préserve de toute peine et de tout malheur,

A mes frères

Qu’ils trouvent ici une modeste preuve de mon amour et mon affection, je voussouhaite une vie pleine de bonheur et de réussite.

A tous mes ami e)s

Pour la merveilleuse ambiance qui caractérise notre amitié. Qu’ils soient

heureux sur les plans personnel, professionnel et social.

A tous ceux qui ont été là pour moi quand j’ai eu besoin de leur soutien mais

surtout à tous ceux qui ont été, qui sont et qui seront inchallah présents pour moi mêmequand je n’aurais pas besoin d’eux.

Abdelkbir EL BEKRAOUI


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Remerciements

Au terme de ce modeste travail, je tiens à exprimer ma profonde gratitude à mesencadrants à HUAWEI M. IMRAN Elkarfi, M. Mahmoud Ali, M. Brahim Sekkou, M.

Lahcen Hamouch Otman Kouchi et Mlle. Farah Souri pour les conseils ainsi pour avoir

mis à ma disposition toute leurs expériences ainsi que tous les moyens dont j’avais besoin

tout au long de ce stage.

Je remercie aussi toute l’équipe du département RNOP de HAUWEI

TECHNOLOGIES qui ont bien voulu nous accueillir.

Je ne manquerai pas de renouveler mes remerciements à mes encadrant internesPr. El Hassani et Pr. Ouahmane, Pr. Haidine et Pr. Moutaouekkil pour la disponibilité,

l’aide et la participation dans le développement de ce sujet. Je les remercie pour les

précieux conseils dans l’élaboration du présent rapport.

Mes remerciements vont à l’ensemble des enseignants de l’ENSAJ pour leurs

contributions à ma formation.

Un grand merci pour ma très chère famille et aussi mes très chers amis et à toute

personne ayant contribué, de près ou de loin, au bon déroulement de ce stage de find’études.


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Liste des figures :

Figure 1:Présence Mondiale de Huawei ................................................................................................ 13

Figure 2:Valeurs fondamentales de Huawei ......................................................................................... 14

Figure 3: Planning .................................................................................................................................. 16Figure 4:Elément de réseau d'un PLMN UMTS ..................................................................................... 19

Figure 5: Serving et Drift RNC ................................................................................................................ 20

Figure 6: Les canaux UMTS .................................................................................................................... 20

Figure 7: Interfaces de l’UTRAN ............................................................................................................ 21

Figure 8: Schémas représentant les codes qui sont définissent par un arbre OVSF ............................. 21

Figure 9: Principe de l’étalement de spectre ........................................................................................ 22

Figure 10: Mécanisme d’étalement et de scrambling ........................................................................... 22

Figure 11:Relations entre les différents états du UE ............................................................................. 24

Figure 12: Procédure de resélection d’une cellule ................................................................................ 25

Figure 13: Type de contrôle de puissance ............................................................................................. 26

Figure 14: Le Mécanisme du softer/soft Handover dans l’UMTS ......................................................... 27

Figure 15 : Le Hard Handover ................................................................................................................ 28

Figure 16 : Handover Inter-système ...................................................................................................... 29

Figure 17: L’ordonnancement des paquets est une fonctionnalité du Node B .................................... 32

Figure 18: Planification et optimisation ................................................................................................ 34

Figure 19: Exemple de voisinage ........................................................................................................... 37

Figure 20: Schéma du processus de l’optimisation ............................................................................... 39

Figure 21: Mécanisme d’extraction des KPIs......................................................................................... 41

Figure 22: Equipements du Drive Test .................................................................................................. 44

Figure 23: Emplacement des sites 2G sur la carte ................................................................................ 51

Figure 24 : Création d'un nouveau projet ............................................................................................ 52

Figure 25: Importation de la carte ........................................................................................................ 53

Figure 26: Choix des coordonnées ........................................................................................................ 53

Figure 27: Tableau des sites de la ville Nador ....................................................................................... 54

Figure 28: Tableau des secteurs des sites de la ville Nador .................................................................. 54

Figure 29: Emplacement des sites sur la carte ...................................................................................... 55

Figure 30: Computation Zone ................................................................................................................ 55

Figure 31: Planification automatique des PSC ...................................................................................... 56

Figure 32: Liste des voisinages .............................................................................................................. 56Figure 34: Couverture par niveau de champ ......................................................................................... 57

Figure 35: Effective service area ........................................................................................................... 57

Figure 33: Types de prédections ........................................................................................................... 57

Figure 36:la couverture avant et après ................................................................................................. 58

Figure 37: la couverture Effective service area avant et après ............................................................. 58

Figure 38: capture de PSC ..................................................................................................................... 60

Figure 39: cross feeder .......................................................................................................................... 61

Figure 40: Illustration des P-SC après intervention ............................................................................... 61

Figure 41: parcours du test ................................................................................................................... 62

Figure 42: PSC du parcours .................................................................................................................... 62

Figure 43:PSC du parcours..................................................................................................................... 63

http://c/Users/Abdelkbir/Desktop/PFE%20version%20final%20abdelkbir.docx%23_Toc391114182http://c/Users/Abdelkbir/Desktop/PFE%20version%20final%20abdelkbir.docx%23_Toc391114182


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Figure 44 : RSCP tout au long du parcours ............................................................................................ 63

Figure 45 : diagramme de RSCP tout au long du parcours .................................................................... 64

Figure 46: PS Drop ................................................................................................................................. 65

Figure 47 : Analyse de Drop 1 par Genex Assisant ................................................................................ 65

Figure 48: Analyse de Drop 2 par Genex Assisant ................................................................................. 66

Figure 49 : Analyse du Call Drop ............................................................................................................ 67

Figure 50:Analyse du Call Drop par Genex Assisant .............................................................................. 67

Figure 51: Analyse du Call Drop par Genex Assisant ............................................................................. 68

Figure 52: couverture après optimisation ............................................................................................. 68

Liste des tableaux :

Tableau 1: Cas d’utilisation des canalisations et scrambling code ........................................................ 23Tableau 2: Caractéristiques des différents états d’un UE ..................................................................... 23

Tableau 3: exemple de voisinage ......................................................................................................... 37

Tableau 4: Indicateurs RF relatifs aux services R99............................................................................... 46

Tableau 5: Indicateurs RF relatifs aux services HSDPA .......................................................................... 46

Tableau 6: mesure de test dynamique .................................................................................................. 59

Tableau 7: mesure de test Static ........................................................................................................... 60


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Table de matière :

Résumé .................................................................................................................................................... 4

Abstract ................................................................................................................................................... 4

Dédicace .................................................................................................................................................. 5

Remerciements ....................................................................................................................................... 6

Liste des figures : ..................................................................................................................................... 7

Liste des tableaux : .................................................................................................................................. 8

Table de matière : ................................................................................................................................... 9

Introduction Générale ........................................................................................................................... 12

Chapitre 1 : Contexte général du projet ............................................................................................ 13

1. Présentation de l’organisme d’accueil ..................................................................................... 13

1.1 Présentation de HUAWEI TECHNOLOGIES: ........................................................................ 13

1.2. Secteur d’activités : ............................................................................................................ 13

1.3 Valeurs fondamentales : ...................................................................................................... 14

1.4 Huawei au Maroc : .............................................................................................................. 15

2. Annonce du stage ...................................................................................................................... 15

2.1 Déroulement du stage ......................................................................................................... 15

2.2 Présentation du projet ........................................................................................................ 15

3.3 Planning du projet ............................................................................................................... 16

Chapitre 2 : Le réseau UMTS ............................................................................................................. 17

Introduction ................................................................................................................................... 18

1. Généralités sur la norme UMTS : .............................................................................................. 18

2. Architecture générale de l’UMTS : ........................................................................................... 18

2.1. Le domaine de l'équipement usager (UE): ........................................................................ 19

2.2. Réseau d’accès UTRAN : .................................................................................................... 19

2.2.1. RNC : ........................................................................................................................... 19

2.2.2. Node B : ...................................................................................................................... 20

3. Les canaux et les interfaces UMTS : ......................................................................................... 20

3.1. Les canaux UMTS : ............................................................................................................. 20

3.2. Interfaces de l’UTRAN:....................................................................................................... 21

4. Méthodes d’accès radio : WCDMA ........................................................................................... 21

4.1. Codes utilisés : ................................................................................................................... 21


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4.1.1. Codes Canalisation :.................................................................................................... 21

4.1.2. Scrambling Code : ....................................................................................................... 22

5. Etat du UE (User Equipement) : ................................................................................................. 23

5.1. Idle mode ............................................................................................................................ 23

5.2. Connected mode ............................................................................................................... 23

5.3. Sélection et Reselection d’une cellule ............................................................................... 24

6. Le contrôle de puissance : ........................................................................................................ 25

6.1. Contrôle de puissance open-Loop (Slow) : ........................................................................ 26

6.2. Contrôle de puissance inner-Loop (Fast) : ......................................................................... 26

6.3. Contrôle de puissance outer-Loop : .................................................................................. 26

7. Le Handover dans le réseau UMTS : ......................................................................................... 26

7.1. Le soft/softer Handover : .................................................................................................. 27

7.2. Le Hard Handover : ............................................................................................................ 27

7.3. Handover inter-système : .................................................................................................. 28

7.4. Les mesures du handover: ................................................................................................. 29

7.5 Compressed mode : ............................................................................................................ 30

8. Evolution vers HSDPA /L’HSUPA : ............................................................................................. 31

Conclusion : ................................................................................................................................... 32

Chapitre 3 : Planification et optimisation d’un réseau 3G ................................................................ 33

Introduction : ................................................................................................................................. 34

1. Planification du réseau 3G : ...................................................................................................... 34

1.1. Définition et catégorie : ..................................................................................................... 34

1.2. Objectif de la planification : ............................................................................................... 35

1.3. Concept de planification du réseau mobile : ...................................................................... 35

1.4. Processus de planification : ................................................................................................ 35

1.5. Type de planification : ........................................................................................................ 36

1.6. Outil de planification .......................................................................................................... 38

2. Optimisation du réseau 3G : ..................................................................................................... 38

Introduction : ................................................................................................................................. 38

2.1. Objectif de l'optimisation radio : ........................................................................................ 38

2.2. Processus de l'optimisation ................................................................................................ 39

2.3. Statistiques et indicateurs clés de performance ................................................................ 39

2.3.1. Statistiques .................................................................................................................. 39

2.3.2. Compteur et indicateurs clés de performance ............................................................ 40


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2.4. Les Classes des Indicateurs 3G : ......................................................................................... 41

2.5. Quelques KPI de l’UTRAN : ................................................................................................. 42

2.6. Acquisition des données : ................................................................................................... 43

2.7. Valeurs cibles des indicateur RF : ....................................................................................... 45

2.8. Analyse des problèmes RF .................................................................................................. 46

2.8.1. Les problèmes de la couverture du réseau : ............................................................... 47

2.8.2. Les problèmes relatifs au phénomène de « pilot pollution » : ................................... 47

2.8.3. Les problèmes de mobilité : ........................................................................................ 49

Conclusion ..................................................................................................................................... 49

Chapitre 4 : Etude de cas La ville de Nador ...................................................................................... 50

Introduction ................................................................................................................................... 51

1-Planification : .............................................................................................................................. 51

1.1 Zone géographique Nador ................................................................................................... 51

1.2 Etude de l'existant : ............................................................................................................. 51

1.3. Planification sous atoll : ...................................................................................................... 52

1.4. Prédiction : ......................................................................................................................... 57

1.5. Résultat de la planification proposée : ............................................................................... 58

2- La phase d’optimisation du Cluster 2 cas réel : ......................................................................... 59

2.1. Analyse SSV (Single site Verification) : ................................................................................... 59

a. Mesure effectués ....................................................................................................................... 59

b .Vérification du handover ........................................................................................................... 60

c. Problème de cross feeder : ....................................................................................................... 60

2.2. Analyse de Drive test : ........................................................................................................ 62

2.2.1 Analyse des scrambling codes : .................................................................................... 62

2.2.2. Analyse de la couverture RSCP : .................................................................................. 63

2.2.3. Analyse du PS Drop : .................................................................................................... 65

2.2.4 Analyse du Call Drop : ................................................................................................... 66

2.3. Etat du cluster après optimisation .................................................................................... 68

Conclusion ..................................................................................................................................... 68

Conclusion Générale.............................................................................................................................. 69

Glossaire ................................................................................................................................................ 70

Bibliographies ....................................................................................................................................... 71

Webographies ....................................................................................................................................... 71


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Introduction Générale

Les réseaux cellulaires de troisième génération ont été conçus afin d’offrir denouvelles applications multimédia telles que la visiophonie, internet, la vidéo sur demande etle commerce mobile. Ces applications présentent de nouveaux défis pour les opérateurs dufait qu’ils sont soumis à de fortes contraintes de qualité de service.

En effet, pour assurer la qualité désirée, UMTS (Universal Mobile Telecommunication

System) nécessite une nouvelle infrastructure et essentiellement la définition d’un nouveauréseau d’accès radio différent de celui du GSM (Global System for Mobile communications).

Par ailleurs, le déploiement de ce réseau dans le monde nécessite la mise en œuvre de

nouveaux mécanismes pour l’évaluation de performances de ce réseau afin d’offrir une bonne

qualité de service à l’abonné. C’est dans ce cadre que s’inscrit ce projet de fin d’études ausein du département Radio Network Planning « RNP » et Radio Network Optimisation «RNO» de HUAWEI Technologies, dont l’objectif est d’illustrer le déroulement de la phase

de planification et d’optimisation d’un réseau 3G pour le compte d’INWI.

Dans ce présent rapport nous allons commencer par décrire le contexte général du projet. Nous présenterons une étude de base des principes de la technologie 3G ainsi que lesnotions nécessaires à la bonne compréhension du contexte du sujet. Ensuite, nous aborderonsdans le troisième chapitre l’étude du processus de la planification et de l’optimisation radio

avant d’illustrer une étude de cas qui consiste à optimiser le réseau d’INWI de la ville Nador

dans un quatrième chapitre. Et en fin une conclusion.


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Chapitre 1 : Contexte général du projet

:

1. Présentation de l’organisme d’accueil

1.1 Présentati on de HUAWEI TECHNOLOGIES:

HUAWEI Technologies est une entreprise privée, Crée en 1988, son siège social setrouve à Shenzhen en Chine. Le groupe est devenu le fournisseur dominant en Chine, puiss'est lancé à la conquête des marchés internationaux.

Cet organisme dispose d’un réseau mondial de clients couvrant plus de 100 pays etemploie 70 000 personnes dans le monde. En 2012, selon ses dirigeants, HUAWEI a réaliséun chiffre d'affaires de 30 milliards d'euros, en hausse de 45 % par rapport à 2011, ce qui lasituerait tous segments confondus parmi les premiers équipementiers à l’échelle mondiale.

Figure 1:Présence Mondiale de Huawei

1.2. Secteur d’activités :

Le premier secteur d’activité de Huawei a longtemps été la fourniture des équipements

et des services aux opérateurs de télécommunications. Depuis quelques années, l’entreprises’est également lancée dans la vente de téléphones portables avec la technologie Android.

L’entreprise commercialise des Smartphones et autres téléphones mobiles sous sa

propre marque, et a depuis peu étendu son activité aux tablettes numériques et à la vente demodems.


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1.3 Valeurs fondamentales :

Les valeurs fondamentales de Huawei sont profondément enracinées dans chaqueaspect de son activité. Ils sont la force motrice qui permet à l’entreprise de fournir des

services efficaces à leurs clients et à réaliser sa vision «Enrichir notre vie parcommunication».

Figure 2:Valeurs fondamentales de Huawei

•Chaque entreprise doit se fixer comme objectif de fidéliser ses clients.

•créer une relation de confiance et sur une adéquation entre l'offreproposée et les besoins du client.

Le client est Roi

•Huawei gagne le respect et la confiance des clients principalement grâceà leur dévouement.

•Elle apprécie les contributions des employés et les récompenser enconséquence.

Dévouement :

•innover constamment, à augmenter la qualité des produits et sesservices.

•Etre en recherche perpétuelle de l'excellence.

Amélioration

continue


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1.4 Huawei au Maroc :

L’année 2004 a vu l’enregistrement de Huawei technologies Morocco SARL quiemploie plus de 400 employés dont 70 % de Marocains. La firme compte dans son

portefeuille clients de grands opérateurs nationaux dont Maroc Telecom, Wana Corporate, etMéditel. Elle a implanté plus de 200 projets en télécommunications au Maroc.

En 2010, la filiale marocaine a réalisé 200 millions de dollars en termes de revenu desventes, dont 80 % grâce aux télécoms. L’objectif visé est de doubler les bénéfices pour

atteindre 400 millions de dollars en 2014.

2. Annonce du stage

2.1 Déroulement du stage

Mon stage de fin d’études s’est déroulé à HUAWEI Technologies de Casablanca ausein du département RNP/RNO, pendant un durée 4 mois successifs (du 1er mars au 28 juin2012), durant lesquels j’ai pu à atteindre les objectifs tracés d’avance par mon encadrant àHUAWEI.

2.2 Présentation du projet

Les opérateurs de téléphonie mobiles ont déployé des sites 3G dans la majorité deszones urbaines du Maroc dans le but de bâtir un nouveau réseau offrant des services plusdéveloppés.

INWI, Le troisième opérateur au Maroc, A déployé la technologie CDMA2000/EVDOavec un débit moyen de 600 Kbps et des débits de pointe pouvant atteindre 2 Mbps pourfournir les services de troisième génération à ses clients et qui est différente de la technologieUMTS/HSDPA utilisée par IAM et MEDITEL.

INWI se prépare maintenant pour se lancer dans le marché de la 4G. Toutes les étudesont été réalisées pour commencer ce projet, mais l’ANRT a refusé la commercialisation de la

•Elles manifestent la volonté d'être en permanence en vielle sur lessolutions, en recherche d'innovations et de nouveaux équipements.

•Elle exprime l’agilité de Huawei, sa capacité d’ouvrir une voie originale lesuccès.

Ouverture et

Initiative

•L'intégrité est une valeur fondamentale et essentielle assurant le succèsde Huawei et inspire le respect qui permet d’établir la confiance avec sesclients.

Intégrité

•Il permet à son personnel de partager des idées, des valeurs, ainsi d’avoirque la culture de l’organisation, pour des objectifs communs et unintérêt général.

Travail en équipe


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quatrième génération. En effet l’ANRT a posé comme condition le passage par la technologieWCDMA comme pour les autres opérateurs.

Dans le cadre du projet 3G du INWI et après l’intégration des sites dans les différentsrégions de notre territoire marocain au fur et à mesure, notre équipe intervient pour tester les

différents KPI à travers les drive tests et analyser les résultats pour optimiser et enfin rendredes comptes rendus reposants sur des solutions logiques aux représentants de INWI.

3.3 Planni ng du projet

La figure ci-dessous présente le plan que j’ai suivi tout au long du stage qui a duré presque 4 mois.

La première période que j’ai passée à Huawei, qui dure presque un mois, étaitconsacrée pour la documentation sur la 3G et précisément UMTS et sa partie radio : UTRAN,les canaux, Handover, contrôle de puissance, etc. Pour conclure cette partie j’ai préparé une

présentation concernant tout ce que j’ai étudié. Puis j’ai entamé l’étude de la planificationsous Atoll, ensuite j’ai commencé le travail sur l’optimisation en découvrant les outils utilisésen rédigeant le rapport et en préparant la dernière présentation.

Figure 3: Planning


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Chapitre 2 : Le réseau UMTS

Ce second chapitre vise à cerner l'environnement global du projet.

Nous allons présenter les aspects généraux de l'UMTS. Nous passerons en

revue l'architecture, les différents éléments constituants cette architecture et

encore plus en détail la partie Radio de ce réseaux. Dans un second plan nous

détaillerons la re-sélection et le Handover Inter-RAT 3G - 2G


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Introduction

L’UMTS est une norme pour les réseaux mobiles de la troisième génération,

développée sur sein du 3GPP (3rd Generation Partnership Project), Et capable d’offrir desavantages significatifs à l’utilisateur en termes de services à valeur ajoutée, tels que l’accès à

Internet à haut débit, les applications multimédias temps réel et non temps réel, letéléchargement de fichiers (audio et vidéo) ou la visiophonie. Ainsi, le système UMTS vientfaire la distinction avec les systèmes de première et deuxième génération. Dans ce chapitrenous allons commencer par une présentation de la technologie UMTS avec ses principalescaractéristiques techniques. Ensuite nous verrons les nouveautés qu’a apporté la HSDPA. Cesnotions sont fondamentales et utiles pour bien mener une opération d’optimisation.

1. Généralités sur la norme UMTS :

Le réseau UMTS vient se combiner aux réseaux existants. Les réseaux GSM et GPRSapportent les fonctionnalités respectives de voix et de data. Le réseau UMTS permet d’ajouter

les fonctionnalités Multimédia (soit de nouveaux services en mode paquets). L'UMTS reposesur la technique d'accès multiple WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), unetechnique dite à étalement de spectre.

Lors de la phase de recherche et de normalisation du standard UMTS, différentsobjectifs ont été fixés pour répondre aux besoins des utilisateurs :

l’UMTS doit supporter des services multimédias large bande qui peuvent atteindre

un débit de 2Mbits/s. Il doit, en plus, assurer une compatibilité avec les systèmes2G en termes de services offerts aux usagers.Un autre objectif très intéressant consiste à offrir un service de mobilité universelle(international Roaming).

2. Architecture générale de l’UMTS :Pour modéliser L’architecture physique du réseau UMTS, le concept de domaine est

utilisé. Il permet d’introduire les équipements composant ce réseau ainsi que la façon de lesdélimiter. Cette architecture se voit alors flexible et modulaire. En effet, elle n’est associée ni

à une technique d’accès radio, ni à un ensemble de services, ce qui assure sa compatibilité

avec d’autres réseaux mobiles et garantit son évolution.

Le réseau UMTS est composé de trois domaines: l'équipement usager UE (UserEquipment), le réseau d’accès UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) et leréseau coeur CN (Core Network). Ces trois domaines sont reliés entre eux par des points deréférences appelés interfaces, leur permettant ainsi d'effectuer des échanges.


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Figure 4:Elément de réseau d'un PLMN UMTS

L'équipement usager est le terminal mobile qui est en charge d'établir unecommunication entre l'utilisateur final et le réseau d'accès, auquel il est connecté via uneinterface radio. Les caractéristiques du réseau d'accès UTRAN valent une attention toute

particulière.

2.1. Le domaine de l'équipement usager (UE):

L’UE est composé d’un ME (Mobile Equipment) et un USIM (Universal Subscriber

Identity Module). Le ME est le terminal mobile en charge d'établir une communication entrel'utilisateur et le réseau. Tandis que L’USIM est une application qui fournit l’identité del’abonné, établit les algorithmes d’authentification, enregistre les clefs d’authentification et decryptage, etc. Le UE est relié au réseau par le biais de l’interface Uu.

2.2. Réseau d’accès UTRAN :

Propose les fonctions permettant d’acheminer les informations (trafic de données et

trafic de signalisation). L’UTRAN fournit à l’équipement usager les ressources radio et les

mécanismes nécessaires pour accéder au réseau coeur. Il est considéré comme la plusimportante innovation de l’UMTS. Le sous-système du réseau radio se compose des NodeBs(Stations de base pour l’UMTS) et des RNC (Radio Network Controller).

2.2.1. RNC :

Le RNC (Radio Network Controller) a comme fonction le routage descommunications entre le NodeB et le réseau cœur d’une part, le contrôle et la supervision du

NodeB d’autre part. Il existe deux types de RNC se distinguent : Le SRNC (Serving RNC) et

le DRNC (Drift RNC).

Le Serving RNC (S-RNC) ou RNC serveur, est celui qui effectue la gestion desconnexions radio, le raccordement avec le réseau cœur et qui contrôle et exécute le

handover. Le Drift RNC (D-RNC) ou RNC en dérivation, est le RNC placé, par rapport à la

connexion radio, entre le mobile et le RNC serveur. Il effectue la gestion desressources physiques de ses cellules.


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3.2. Interfaces de l’UTRAN:

Figure 7: Interfaces de l’UTRAN

4. Méthodes d’accès radio : WCDMAWCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) est une technique d’accès

dérivée de CDMA en utilisant l'étalement de spectre par séquence directe. Tous lesutilisateurs émettent sur un même canal radioélectrique à large bande, mais ils sont distingués

par une séquence d'étalement pseudo-aléatoire, appelée code et connue par le récepteur.

4.1. Codes uti l isés :

Ces codes sont dotés de propriétés de corrélation particulières sur lesquelles reposetoute une théorie mathématique au service des télécommunications. Les codes d’étalementutilisés dans l’UTRAN sont de deux types : Les codes canalisation et les codes de brouillage.

4.1.1. Codes Canalisation :

Les codes OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor) est utilisé comme code deCanalisation.

Les codes de Canalisation sont décrites de façon unique comme C ch,SF,k , où SF est lefacteur d'étalement du code et k est le numéro de code, 0 k SF-1.

Figure 8: Schémas représentant les codes qui sont définissent par un arbre OVSF

L'utilisation de ces codes permet de modifier le facteur d’étalement et de maintenir

l'orthogonalité des différents codes d'étalement même si ces derniers sont de longueurdifférente. Ils peuvent être définis par un arbre générateur c'est-à dire une racine engendre

deux branches. Les codes portés par ces deux branches sont issus du code de la racine. En


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effet, le code d'une branche est composé par le code de la racine et de son complémentaire. Ce principe permet ainsi de générer l'arbre des codes OVSF.

Cependant les codes OVSF d’une même cellule ne peuvent être utilisés tous

simultanément car ils ne sont pas tous orthogonaux entre eux. Le code d'une branche est

fortement lié à celui de sa racine, ce qui empêche de les utiliser simultanément. Donclorsqu'un code est alloué, tous les codes issus de ces branches ne peuvent être utilisés.

La figure ci-dessous montre la multiplication d’un signal d’information par uneséquence de code. Le terme chip rate désigne le débit de la séquence de code. Le SF(Spreading Factor), ou encore gain de traitement, est le rapport de la bande après étalementsur la bande avant étalement.

Figure 9: Principe de l’étalement de spectre

Les usagers du CDMA utilisent tous la même bande tout le temps. La séparation entre

deux utilisateurs est assurée par un code OVSF propre à chaque utilisateur.4.1.2. Scrambling Code :

Le scrambling, réalisé par l’émetteur, permet de séparer les différents signaux d’une

même station de base ou d’un même terminal sans modifier ni le débit, ni la bande passante.Cela permet d’étaler un signal par plusieurs émetteurs avec le même code d’étalement sans

compromettre la détection des signaux par le récepteur. Il existe un arbre de codesd’étalement pour chaque code de scrambling, ce qui permet aux émetteurs d’utiliser leurs

arbres de codes indépendamment.

Figure 10: Mécanisme d’étalement et de scrambling

Le tableau suivant nous donne les cas d’utilisation des canalisations et scrambling code

Fonctionnalités Code channelisation Code scramblingUtilisation Uplink : Séparation des canauxdonnées d'un même terminal.

Uplink : Séparation desterminaux.


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Downlink : Séparation des connexions desdifférents utilisateurs d'une même cellule.

Downlink : Séparation descellules.

Famille de codes OVSF Gold codeTableau 1: Cas d’utilisation des canalisations et scrambling code

5. Etat du UE (User Equipement) :Un UE opère dans deux modes : Idle mode (mode en veille) et connected mode (modeconnecté).

5.1. Idle mode

Dans le mode Idle, le UE a relation seulement avec le CN. Cependant, l’UE reste sur

une cellule, chose qui lui permet de recevoir les informations du système et les paging-messages à partir des canaux de contrôle de cette cellule. S’il le souhaite, le UE peut accéder

au système à partir de l’un des canaux de contrôle de cette cellule.

Trois procédures sont réalisées lors de ce mode :

Sélection et resélection du réseau. Sélection et resélection de la cellule. Location registration..

5.2. Connected mode

En mode connecté, l’UE peut se retrouver dans l’un des états suivants présenté dans le

tableau:

Etat d’UE Caractéristiques

CELL-DCH -UE communique via son DCH

-le RAN sait la cellule où réside l’UE.

CELL-FACH -Peu de données à transmettre qui ne nécessite pasl’allocation d’un canal dédié au UE.

-En DL le FACH est utilisé, en UL le RACH estutilisé.

- le RAN sait la cellule où réside l’UE.

CELL-PCH -Pas de données à transmettre ou à recevoir.

- UE est en écoute permanente du PICH

-Ce mode réduit la consommation d’énergie duUE.

- le RAN sait la cellule où réside l’UE

URA-PCH -Pas de données à transmettre ou à recevoir.

- le RAN sait la cellule où réside l’UE

Tableau 2: Caractéristiques des différents états d’un UE

Le terminal peut passer du mode Idle au mode connecté en utilisant l’un des canaux de

contrôle de la cellule sur laquelle il est en écoute. Une fois connecté, l’UE peut passer d’unétat à un autre selon la taille des données à transmettre. La figure résume les transitions

possibles entre les différents états :


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Figure 11:Relations entre les différents états du UE

5.3. Sélection et Reselection d’une cellule

Selection de cellules

L'équipement utilisateur UE utilise l'une des deux procédures de sélection de cellules suivantes:

Sélection de cellules initiale:

Cela ne nécessite aucune connaissance préalable de quels canaux RF sont E-UTRA. L'UEscanne tous les canaux RF dans la bande E-UTRA en fonction de ses capacités à trouver unecellule appropriée. Sur chaque fréquence porteuse, l'équipement utilisateur n'a qu'à rechercher

pour la cellule la plus forte. Une fois la cellule appropriée se trouve cette cellule estsélectionnée.

Sélection de cellules de l'information stockée:

Cette procédure nécessite l'information stockée de fréquences porteuses, et éventuellement

aussi des informations sur les paramètres de la cellule, à partir d'éléments d'informations decommande de mesure reçue précédemment ou à partir de cellules précédemmentdétectées. Une fois l'UE a trouvé une cellule appropriée l'UE sélectionne. Si aucune cellulen'est trouvée la procédure de sélection de cellule initiale doit être démarrée

Les critères de sélection de cellule S sont remplies lorsque:

> 0 et > 0

Où:

= − −

On prend par défaut nulle

= −

Reselection d’une cellule

Après que la puissance du CPICH_RSCP mesurée de la cellule sélectionnée au début,doit être inférieure à un seuil donné le mobile lance la procédure de resélection, Laresélection suit l’algorithme suivant.


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Figure 12: Procédure de resélection d’une cellule

Qqualmin: niveau de qualité minimum requis qui correspond aux CPICH Ec/Io (Niveaud’interference ) .

L’UE peut caler sur la cellule uniquement lorsque le CPICH Ec / Io mesuré est plus

grand que la valeur de ce paramètre.

Ssearch.RAT: seuil de sélection de cellule Inter-RAT.

Qrxlevmin: niveau minimum requis Rx correspondant à la CPICH RSCP.

UE peut caler sur la cellule uniquement lorsque le CPICH RSCP mesurée estsupérieure à la valeur de ce paramètre.

6. Le contrôle de puissance :

Le contrôle de puissance est la technique la plus importante en WCDMA surtout sur lelien montant car plusieurs utilisateurs utilisent la même fréquence en même temps. Il y a unegrande possibilité d’interférence entre les utilisateurs.

Dans le cas où nous n’avons pas de contrôle de puissance, un utilisateur qui se trouveau bord de la cellule peut être perturbé par l’affaiblissement de parcours plus qu’un autre

utilisateur qui se trouve près du Node B. L’utilisateur qui se trouve prés du Node B peut

bloquer une grande partie du signal émis par le Node B c’est ce qu’on appelle « near -far problem ». Dans le but d’avoir un bon niveau de capacité dans le réseau, les signaux reçus par

les UEs, qu’ils soient près ou loin du Node B, doivent être à puissance égale. Nous avons besoin du contrôle de puissance pour minimiser le niveau d’interférence et fournir à

l’utilisateur la qualité de service demandée. Il existe trois types de contrôle de puissance Lafigure suivante les illustres:


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Figure 13: Type de contrôle de puissance

6.1. Contrôle de puissance open-Loop (Slow) :

Défini seulement pour le lien montant, le contrôle de puissance Open-Loop est utilisé pour initialiser le niveau de puissance au début de la communication. Le UE estime la puissance minimale nécessaire pour la transmission en calculant l’affaiblissement de parcours

en se référant à la puissance du signal reçu et l’utilise pour envoyer une demande d’accès au

Node B. S’il ne reçoit pas de réponse de la part du Node B il fait une autre demande d’accès

en utilisant une puissance un peu plus élevée.

6.2. Contrôle de puissance inner-L oop (Fast) :

Il est applicable seulement sur les connexions des canaux dédiés. Le Node B mesure leEb/No reçu sur le lien montant et le compare au Eb/No cible qui dépend de la nature de lacommunication en cours. S’il est supérieur à ce dernier il demande au UE de baisser sa

puissance d’émission et vice versa.

Ce principe est aussi utilisé dans le sens descendant, bien que, dans ce cas, la raison ensoit différente. Dans ce sens, les signaux proviennent du Node B. Il est souhaitable, afin deminimiser les interférences intercellulaires, que la puissance destinée aux terminaux mobilesqui se trouvent en bordure de cellule soit la plus faible possible tout en garantissant une bonnequalité de réception.

6.3. Contrôle de puissance outer-Loop :

Il est utilisé pour ajuster l’Eb/No seuil suite au changement du BLER (Block Error

Rate) après codage. Si le BLER augmente, alors nous augmentons l’Eb/No seuil pour pouvoir

le diminuer. Il est appliqué seulement sur les canaux dédiés pour le lien montant seulement.

7. Le Handover dans le réseau UMTS :

Lorsqu’il est en communication le mobile utilise les ressources radio qu’on lui a

attribuée lors de l’initialisation de la communication. Ces ressources radio n’existent que dansla cellule ou se trouve le mobile.

Le mobile bouge et peut en cours de communication arriver dans une zone où il serait préférable de changer de cellules sur laquelle d’autre ressources radio sont disponibles Leréseau doit veiller à assurer le plus efficacement la passation de pouvoir entre l’ancienne

cellule et la nouvelle cellule.

Chacun des acteurs (mobile et réseau) devra faire sa part de travail.


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dans les réseaux GSM, où dans chaque cellule on a des fréquences différentes. Un mobile qui passe dans une nouvelle cellule provoque la rupture de l'ancienne connexion avant qu'unenouvelle connexion utilisant une autre fréquence ne soit établie dans la cellule visitée.

La figure suivante représente le Hard Handover en UMTS :

Figure 15 : Le Hard Handover

Le déroulement de la procédure de Hard handover se décompose de trois phases:

La préparation :

En complément des ressources allouées sur l'interface Iu, le RNC cible doit allouer uncircuit virtuel sur l'interface Iub avec la Node B cible. De plus un nouveau lien radio est activédans la cellule cible, au moyen de la procédure de (Radio Link Setup) du protocole NBAP(NodeB A pplication Part).

L'exécution :

Durant cette phase, le SRNC doit commander au mobile de changer de cellule. La phased'exécution est terminée lorsque le mobile a basculé avec succès sur la nouvelle cellule etqu'un nouveau lien radio a été alloué.

La libération des anciennes ressources inutilisées :

L'ancien lien radio et le circuit virtuel sont libérés par l'ancien SRNC.

7.3. Handover inter-système :

Le Handover inter-système consiste à changer le lien radio d'une technologie à une

autre. Ce type de Handover nécessite une compatibilité entre les différentes architectures. Les

deux réseaux doivent communiquer afin d'échanger les informations d'identités et les

messages de Handover. La figure suivante illustre le cas entre le UMTS et WiMAX.


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Figure 16 : Handover Inter-système

Comme récapitulation, le hard handover peut être causé par:

Manque de couverture dans une zone donnée.

La dégradation de la qualité de communication.

La charge de la cellule.

Regroupement des services. Equilibrage des charges entre réseaux.

Le problème majeur du Hard Handover dans les réseaux UMTS c'est la coupure decommunication causée par la non disponibilité des ressources dans la cellule cible.Typiquement, le hard handover est utilisé pour des raisons de couverture et de charge. Parcontre le soft et le softer handover sont liés à la mobilité. Dans les réseaux UMTS, le HardHandover est employé lorsqu'un mobile passe entre deux cellules utilisant deux fréquencesdifférentes ou employant des modes différents (TDD et FDD). Un autre type de Handover qui

peut s'inscrire dans cette famille consiste à changer totalement du système.

7.4. Les mesur es du handover:

Les mesures du handover sont spécifiques à la couche physique, qui fournit ceux desdifférents objets pour les couches supérieures afin de déclencher plusieurs fonctions dont lehandover.

Les cellules mesurées par l’UE sont classées dans trois catégories:

Active Set: les cellules appartenant à l’active set dont le nombre maximal est trois.Ces cellules communiquent simultanément avec l’UE en mode FDD. Ces cellules ne

peuvent être qu’intra-fréquence d’où leur participation au Soft/Softer handover.


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8. Evolution vers HSDPA /L’HSUPA :

Les réseaux UMTS n’ont pas cessé d’évoluer afin de répondre aux exigencescroissantes des clients en termes de services. Parmi ces évolutions l’HSDPA (High Speed

Downlink Packet Access). L’HSDPA ne représente pas seulement un changement auxspécifications des systèmes 3GPP, mais aussi une amélioration majeure au niveau de lacapacité et de la vitesse de transfert de données. Les opérateurs et les utilisateurs bénéficient

bien de cette technologie qui apporte comme améliorations :

Introduction d’un nouveau canal commun HS -DSCH :

Ce canal dont le nombre de Spreading Factor est de 16 peut être simultanément partagé entre plusieurs utilisateurs. Pendant chaque intervalle de 2ms, un SF est utilisé avec un maximumde 15 canaux parallèles. Ces canaux peuvent être attribués à un seul utilisateur comme ils

peuvent bien être partagés entre plusieurs utilisateurs HSDPA.

Adaptative Modulation and Coding (AMC) :

La modulation et les formats de codage varient selon les conditions données et peuventatteindre les valeurs les plus élevées pour un utilisateur disposant de conditions radiofavor ables. En plus, l’HSDPA donne la possibilité d’utiliser la modulation 16 -QAM qui estassez significative.

La technique HARQ (Hybr id Automatic Repeat reQuest) :

Employé pour effectuer une retransmission robuste lors d’erreurs de transmission. Ce

protocole est utilisé par le Node B qui, en cas d’erreurs dans la réception des paquets de

données, peut demander la retransmission de ceux-ci. Pour chaque paquet reçu, le Node Benverra un accusé de réception ACK dans le cas d’une réception sans erreur ou NACK dans lecas contraire.

On distingue deux variantes de l’HARQ selon que l’on combine ou non les retransmissions:

HARQ de type I : dans cette variante, appelée aussi chase combining ousoftcombining, il n’y a pas de combinaison des retransmissions. Le Soft combining

fait appel à la retransmission par l’émetteur du même paquet de données codées. Le

décodeur au niveau du récepteur combine ces copies multiples du paquet envoyé, pondéré par le rapport signal/bruit reçu.

HARQ de type II : cette technique, connue aussi sous le nom de IR (Incremental

redundancy), contrairement à la précédente qui envoie des répétitions simples de toutle paquet encodé, envoie une information redondante additionnelle d’une manièreincrémentale si le décodage échoue à la première tentative.

Fast Schedul ing

HSDPA utilise la technique d’ordonnancement (Scheduling) pour gérer l’allocation des

ressources et sélectionner les utilisateurs qui vont utiliser le canal de transport HS-DSCH pendant un TTI. L’objectif de cette technique est d’offrir des débits pics élevés en allouant

toutes les ressources disponibles à l’utilisateur qui dispose de bonnes conditions du canalradio. Pour le HSDPA, le Scheduling est localisé dans le Node B comme l’indique la


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figure1.17, contrairement à l’UMTS où il est placé dans le RNC. Ceci entraîne une rapidité de

gestion des ressources.

Figure 17: L’ordonnancement des paquets est une fonctionnalité du Node B

Conclusion :

Le réseau UMTS se distingue par ses caractéristiques très améliorées par rapport auxgénérations précédentes dont témoignent les fonctionnalités multiples utilisées de plus en plusdurant ces dernières années. Néanmoins, pour bien profiter de tous ces avantages, il estnécessaire de procéder à l’optimisation du réseau afin qu’il soit pleinement exploité et utilisé

à bon escient garantissant ainsi la satisfaction de tous les abonnées. C’est ce qui a fait l’objetdu cahier des charges et qui fera l’objet de notre prochain chapitre.


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Chapitre 3 : Planification et optimisation d’unréseau 3G

Dans ce chapitre, nous présenterons les différentes étapes suivies pour

planifier et optimiser un réseau 3G. En premier lieu nous allons détailler le

concept de la planification. Ensuite Nous allons détailler la méthodologie utilisée

dans les opérations d’optimisation notamment l’étape d’acquisition de données à

travers les différents drive test réalisés, ensuite nous présenterons les problèmes

rencontrés et les solutions de ces derniers.


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1.2. Objectif de la plani fi cation :

L'objectif de la planification est d'assurer la couverture d'une zone bien déterminée avec un

nombre minimal de sites en fonction des services offerts et du nombre d'abonnés en tenant compte descontraintes de qualité de service. Il faudrait donc atteindre le maximum de couverture avec unecapacité optimale tout en maintenant le coût de déploiement le plus faible possible.

1.3. Concept de plani fication du réseau mobi le :

Une couverture optimale des services rentables :

Le réseau 3G est un réseau multiservices ; les ressources du réseau vent être réparties entre lesdifférents services. Le régime de rayon de la cellule et de la couverture doit être déterminé d’après lesservices rentables et leur qualité de couverture.

Service de base concurrentiel :

Le service de base désigne les services qui ont un effet à long terme sur le développement duréseau. Il est possible que le service de base ne sont pas rentable dans une courte période, mais qu’ilssont attractif pour l'augmentation du nombre d'abonnés et le développement de services, par exemple,un service de données à grande vitesse. Par conséquent, la qualité du service de base doit être garantieafin de montrer les avantages et la performance du réseau 3G et de promouvoir l'image de marque del'opérateur.

Capacité la plus élevée basée sur des ressources limitées :

La capacité du réseau 3G est principalement affectée par des interférences. Une planificationraisonnable de paramètre peut aider à réduire intra-cellulaire et l'interférence inter-cellules, améliorerla capacité de la cellule, et exploiter pleinement des ressources limitées.

Coût total le plus bas de la construction du réseau :

La construction du réseau radio passe par le cycle de vie du réseau. Pour l'élaboration, ledéveloppement doit être considéré, dans le but de réduire le coût total de construction de réseau.

1.4. Processus de plani fi cation :

Le processus de planification du réseau 3G est composé de trois phases. La figure suivante présente les étapes à suivre lors de la phase de planification:

Dimensionnement du réseau radio :

C’est une analyse simplifiée du futur réseau. Le futur réseau est préalablement prévu et laconfiguration et le nombre des éléments réseaux de la partie radio sont la sortie pour la négociation et

pour l'estimation des coûts.

Dimensionmment duréseau radio

Pré-planificationPlanification cellulaire

de réseau radio


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Pré-planification :

Sur la base de la sortie de dimensionnement, le futur réseau est prévu en détail, et l'échelle duréseau et l'emplacement précis théorique du site sont déterminées. Un rapport pré-planification sera

émis pour le projet.

Planification cellulaire de réseau radio :

Sur la base de la sortie pré-planification, chaque site sélectionné est interrogé, et les paramètres decellule sont déterminés. Si le résultat est tout à fait différente de la planification, les paramètrescellulaires et la planification vent être vérifiés par la simulation, et le rapport de sortie serait lesystème de planification « Engineering Paramètre » de réseau radio final qui peut guider la mise enœuvre du projet.

1.5. Type de planif ication :

Parmi les types de planification on trouve :

Le tilt est l’angle d'inclinaison du lobe principal de l'antenne dans le plan vertical.

• Planification des emplacements des cellules :

Dans cette planification on profit de l’existant puisque Inwi a déjà a un réseau 2G Installé.

• Planifications des azimuts et des tilts :

Le choix des azimuts des différents secteurs prend en considération les points suivants : La planification des sites voisins pour ne pas avoir beaucoup d’interférences

Les zones que nous voulons couvrir par ce site

Les obstacles qui peuvent entraver la propagation du signal

Il faut noter que les valeurs par défauts 0°/120°/240°

Afin délimiter ou d’augmenter la zone de couverture d’une antenne on tilt l’antenne vers le solou vers le ciel.

On parle alors de: DOWNTILT et UPTILT

• Planification de PSC :

L'attribution des fréquences aux cellules (planification des fréquences) qui doit se faire enGSM n'a plus lieu ici du fait de l'utilisation des codes ; en revanche il faut effectuer une planificationdes codes : attribution à chaque cellule d'un code de brouillage (SC).

Cependant ces codes sont suffisamment nombreux pour que le problème de la planificationsoit moins complexe que celui de GSM.

Le nombre total des codes est : 8192 code, mais on n’utilise que les PSC « primary scrambling code »: 512 code


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Dans la phase de planification des PSC il faut noter que la distance de réutilisation d’un code est de5000 m.

Dans le cas où le PSC est mal planifié, un échec de la connexion avec le UE peut survenir lors desmesures effectuées sur la liste de voisinage ou dans le cas de chevauchement de la couverture de

deux cellules partageant le même PSC. Ceci peut engendrer des problèmes d'interférence ou desynchronisation.

Une bonne distribution de PSC permet de :

- Garantir une distance minimale de réutilisation des PSC.

- Améliorer les temps de synchronisation.

- Meilleure utilisation des PSC « primary scrambling code ».

- Meilleure utilisation des groupes PSC.

- Réserver de PSC pour les nouveaux sites prévus.

• Planification des voisinages :

L'objectif de la notion des voisinages c'est d'assurer le handover pour garantir une bonne qualité designal.

Un exemple de voisinage :

Figure 19: Exemple de voisinage

Les secteurs en couleur orange et violet sont des voisines du secteur en vert (Site6-3), la différencec’est que les secteurs en orange sont des voisines symétriques, alors que les secteurs en violet sont

asymétriques.

Site6-3 Site6-2

Site6-1Site5-2Site4-2Site4-1Site7-1Site7-2….

Tableau 3: exemple de voisinage


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1.6. Outil de plani fi cation

Parmi les logiciels de planification des réseaux cellulaires on trouve par exemple: GENEXU- Net, Atoll… etc. Dans ce projet j’ai choisi d’utiliser Logiciel Atoll.

Atoll est un logiciel de dimensionnement et de planification de réseaux cellulaires qui peutêtre utilisé sur tout le cycle de vie des réseaux (du design à l'expansion et l'optimisation). Le logicielexploite différentes données en entrée car il permet de choisir le type de projet à réaliser GSM 900,DCS 1800, ou alors UMTS qui paramètre différemment le logiciel en fonction de la technologie. On peut définir le model de propagation, le type d'antenne, les caractéristiques du site. Atoll, utilise chez plusieurs operateurs et sociétés de services, est un outil très complet et indispensable pour la planification radio.

2. Optimisation du réseau 3G :

Introduction :

Afin d’atteindre l’objectif de ce travail qui consiste à optimiser le réseau 3G dans le but

d’assurer une couverture radio globale, on définit dans cette partie le concept de l’optimisation.

L’optimisation est l’une des principales étapes d’amélioration des performances des réseaux

de télécommunications, elle consiste en plusieurs types d’analyse et d’action à entreprendre afin de

maintenir et améliorer la qualité et la capacité du réseau, que ce soit au niveau de la couverture, de laqualité du lien radio ou au niveau d’autres paramètres.

Dans ce qui suit nous allons voir les objectifs de l’optimisation radio ainsi que les processusd’optimisation qui permettent grâce à leur cycle périodique d’automatiser les actions à entreprendre

suite aux différentes analyses effectuées. Nous allons voir aussi toutes les parties prenantes de ces processus d’optimisation, que ce soit les statistiques (KPIs) ou les données des Drive Tests, et

finalement nous allons essayer d’analyser quelques problèmes RF.

2.1. Objectif de l' optimisation radio :

Les opérateurs essaient d’assurer la continuité de la délivrance des services avec une qualitéoptimale dans le but est de satisfaire leurs clients le maximum possible.

Il est aussi essentiel de maintenir une bonne qualité de service attendu par les clients, Une foisle réseau est opérationnel, l’opérateur doit veiller sur son bon fonctionnement. Ceci est nécessaire afinde réaliser un suivi de la qualité de service et d’adapter le réseau aux différentes fluctuations en vue de

son amélioration et de son expansion.

Ainsi l’optimisation d’un réseau cellulaire est motivée par deux objectifs principaux :

améliorer la qualité de service offerte aux utilisateurs et augmenter le volume de trafic écoulé par leréseau avec les équipements existants.


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2.2. Processus de l' optimi sation

Le processus d’optimisation est un cycle périodique à qui on peut faire appel plusieurs fois

dans un même réseau de communication mobile, soit juste après le déploiement du réseau et c’est

ce que nous appelons la pré-optimisation, ou après le lancement du réseau.

Les opérations d’optimisation respectent ce cycle qui se répète tant que ces opérations

apportent toujours des améliorations au réseau. Ce cycle fait appel à plusieurs outils afin de réaliserune étude global sur le réseau et d’en sortir les différents problèmes et ensuite essayer de trouver pourchaque problème la solution la plus adéquate.

Figure 20: Schéma du processus de l’optimisation

2.3. Stati stiques et indicateur s clés de performance

2.3.1. Statistiques

La qualité de service dans les réseaux des télécommunications reflète le niveau de larentabilité et la fiabilité d'un réseau et de ses services. Ainsi les statistiques sont la manière la plusefficace pour surveiller les performances du réseau. La surveillance du réseau est un élément principal pour atteindre la meilleure qualité du service. La surveillance de QoS comporte l'observation, laqualification et l'ajustement permanent de divers paramètres du réseau. L'objectif de cette partie est de

présenter et détailler tous les aspects liés à l'extraction, à la manipulation et à l'exploitation desstatistiques.

2.3.1.1. Utilisation des statistiques

La notion des statistiques dans les réseaux mobiles se rapporte à un ensemble général de métrique quiaide l'opérateur dans trois directions principales :

D'abord, évaluer les performances du réseau. Ensuite, analyser les défauts et vérifier les améliorations. Enfin, dimensionner l’extension du réseau


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La mise à jour des compteurs à un certain point se fait via les messages échangés. Ce point estappelé le « point de déclenchement ».Comme des milliers de messages de signalisation existent, denombreux compteurs peuvent également exister. Cependant, le nombre de compteurs utilisablesdépend de la stratégie des fournisseurs des équipements.

2.3.2.2. Indicateurs Clés de Performance :

Les indicateurs clés de performance (Key Performance Indicators, KPIs) peuvent être définiscomme l’ensemble de résultats qui mesurent les performances durant les heures chargées ou lesheures normales sur le réseau entier. Un KPI est le résultat d'une formule qui est appliquée auxcompteurs (appelés les indicateurs de performance). En utilisant un outil spécifique, les KPIs sontextraits dans des rapports de format prédéfinis. Ces rapports sont adressés aux groupes ciblesspécifiques qui peuvent les employer pour différents buts. Ce mécanisme est illustré sur la figure ci-dessous.

Figure 21: Mécanisme d’extraction des KPIs

2.4. Les Classes des Indi cateurs 3G :

Dans le domaine de l’UMTS, la qualité est mesurée en se basant sur les trois concepts utilisés

dans le GSM (l’accessibilité, le maintien et l’intégrité) ainsi que d’autres concepts (Mobilité,

disponibilité et charge/utilisation).

Les Classes des Indicateurs 3G

Intégrité duservice

Disponibilité MobilitéL’accessibilité

au service

LaMaintenabilité

du service

Charge etutilisation


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Des mobiles à trace : pour les mesures radio (mesures numériques). Un ordinateur pour le traitement et l’enregistrement des données.

Un véhicule pour le déplacement. Geographical Position System GPS: pour la localisation géographique des points de

mesures.

Figure 22: Equipements du Drive Test

Types de drive test

Selon l’information qu’on souhaite exploiter lors de l’optimisation on distingue deux types de

drive test à effectuer. Le Single Site Vérification (SSV) et le cluster drive test.

Single Site Verification

Le test SSV est une partie de l’optimisation WCDMA qui vise à s’assurer que les fonctions de base d’un site sont normales, telles que l’établissement et la qualité des appels, le handover , etc. Cettedémarche consiste à exécuter un certain nombre de tests qui peuvent montrer des défaillances auniveau de l’installation.

Ces tests sont réalisés en premier temps pour chaque secteur de la station de base. En se positionnant devant chaque secteur d’une distance qui ne doit pas dépasser 100 mètres.

Dans un deuxième temps on effectue des tours autour du site dans un rayon de 100 mètresapproximativement pour évaluer l’opération du handover et la sélection/resélection entre tous les

secteurs.

Cluster drive test

A la différence du test SSV qui vise à évaluer les performances relatives à chaque site

indépendamment des autres, le cluster drive test sert à optimiser les performances d’un clusterdonné afin d’atteindre les seuils d’acceptation déjà fixés. La zone concernée par


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l’optimisation est subdivisée à des domaines séparés appelés clusters. Un cluster contient aumaximum 25 sites. Le drive test consiste à parcourir les rues de chacun de ses clusters enenregistrant les informations requises. Cela inclut :

Couverture et de capacité.

Interférence et Pilot-Pollution entre les cellules. Les problèmes de mobilité.

Cependant le cluster drive test concerne les tests suivants :

Long call : le mode réseau est automatique. On mesure le niveau de signal RSCP (ReceivedSignal Code Power) et la qualité du signal à l’aide du paramètre Ec/Io (Rapport Signal sur

Interférence). Ces appels longs vérifient aussi les problèmes liés au handover inter-RAT. Short call : il s’agit des appels courts Le but est d’effectuer des appels de 2 min avec une

différenciation de 5 s en mode 3G forcé, afin de tester les problèmes liés à l’établissement desappels.

Téléchargement descendant FTP en HSDPA pour tester le CQI « channel quality indicator »et le débit.

Téléchargement ascendant FTP Pour tester le Upload MOS : pour vérifier la qualité de la voix.

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 trajet,

Parcourir le plus possible à travers les routes présentant des obstacles, Rouler sur toute la région spécifiée, Parcourir la région dans la même journée, Essayer de tester avec la même vitesse (30 à 50km/h).

2.7. Valeur s cibles des indicateur RF :

Indicateurs relatifs à l’optimisation des services R99

Lors du drive test, les mesures sont effectuées pour certains indicateurs, notamment le niveau dusignal RSCP, le rapport d’énergie sur interférence Ec/Io du Canal pilote CPICH, la puissanced’émission du mobile Tx power , et le taux de bloc erroné BLER . L’opérateur fixe une référence pourchaque indicateur dont la valeur doit rester au-delà de cette référence en chaque point.

Le tableau suivant résume les valeurs que le réseau doit satisfaire :


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Tableau 4: Indicateurs RF relatifs aux services R99

Description du test: Ces indices sont mesurés dans des conditions non chargé et en outdoordans les zones de couvertures planifiées, dans un parcours bien défini à fin de couvrir et

tester toutes les cellules

Indicateurs relatifs à l’optimisation des services HSDPA

L’objectif de l’optimisation des services RF HSDPA est l’amélioration du CQI de l’UE. Le

tableau suivant résume les valeurs que le réseau HSDPA doit satisfaire.

L’indicateur Faible Acceptable Bien

CQI (HSDPA) 10 à 14 14 à 24 >24

DL User Throughput Near the

Site(HSDPA) 1 à 5 5 à 6.5 >6.5

UL User Throughput Near the

Site (HSUPA) 1 à 3 3 >3

Tableau 5: Indicateurs RF relatifs aux services HSDPA

2.8. Analyse des problèmes RF

L’analyse des problèmes RF (Radio Frequency) repose sur les mesures faites du canal pilote

CPICH. Ces mesures sont importantes pour évaluer les caractéristiques de la propagation radio et dontl’analyse sert à trouver une solution aux problèmes rencontrés.

Les principaux problèmes qui peuvent causer une mauvaise qualité de service sont : Les problèmes de la couverture du réseau. Les problèmes relatifs au phénomène de « pilot pollution ». Les problèmes de mobilité.

Indice

CPICH EC/Io>= -5db

CPICH RSCP>= -70 dbm

Tx power < -20 dbm

BLER < 1%


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2.8.1. Les problèmes de la couverture du réseau :

Une mauvaise couverture est indiquée par une valeur du RSCP inférieure à -95 dBm, ce quiconduit à une détérioration de la qualité de service et des problèmes d’accessibilité au réseau. Une

très faible couverture pourrait être due à la présence d’obstacles proches de l’antenne. Dans ce cas il

faut vérifier le rapport de surevey de l’installation du site.

Afin de résoudre ce problème, l’opérateur doit augmenter la puissance du pilote transmis des

cellules voisines de la zone mal couverte ou ajuster les tilts et azimuts des antennes. Si le problème persiste une intégration d’un nouveau site peut être introduite pour améliorer la couverture.

Absence de pilote primaire

Ce problème existe lorsque dans une zone donnée il n’y a pas de pilote principale. Dans cecas la cellule dominante change fréquemment et le mobile a tendance à faire beaucoup de handover, desorte que le rendement du système est réduit et la probabilité de coupure de d'appels augmente.

Dans ce cas, on peut améliorer la couverture par des signaux forts d'une cellule (ou cellules proches) et de réduire la couverture par des signaux faibles d'autres cellules (cellules éloignées) et enagissant sur le tilt et azimut des antennes.

Couverture débordante (couverture Cross-cell ou over-shoot)

Ce phénomène se réfère au cas où la zone de couverture de certains NodeB est au-delà de lafourchette prévue. Par exemple, si les NodeB avec une hauteur beaucoup plus élevée que la hauteurmoyenne des bâtiments adjacents alors leurs portées vont atteindre des zones plus loin. Eht dans le casoù il n’existe pas de relation de voisinage entre la cellule débordante et les cellules inondées par son

signal, des problèmes de mobilité surgissent et peuvent causer des coupures d’appel.

Pour résoudre ce problème, on peut diminuer le tilt des antennes pour rétrécir la zone couverte par la cellule débordante. On peut aussi diminuer la puissance de transmission à condition que cela ne provoque pas une faible couverture dans une autre zone.

2.8.2. Les problèmes relatifs au phénomène de « pilot pollution » :

Le problème de pilot pollution existe lorsqu’en un point donné le mobile détecte

plusieurs pilotes mais aucun d’entre eux n’est dominant sur les autres. Ce problème arrivedans les conditions suivantes :

Le nombre de pilotes concernés est de 5 ou plus. (CPICH_RSCP1st - CPICH_RSCP 5th) < 5dB.

Analyse des causes et conséquences

Le pilot pollution est le résultat de l'interaction entre multiple NodeBs, alors il se produit dans les zones urbaines où celle avec une grande densité de NodeB. Parmi les causeson trouve :

Une mauvaise distribution des cellules : En raison de la restriction del'emplacement et la complexité de l’environnement géographique, la


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distribution de cellules peut être incorrecte. Une mauvaise répartition descellules provoque une faible couverture de certaines zones et la couverture par

plusieurs pilotes dans une même zone. Mauvaise hauteur de l’antenne : Si une NodeB est construite dans une

position plus élevée par rapport aux bâtiments voisins, la plupart des régionsvoisines seront en visibilité directe avec la NodeB. Par conséquent, ses signauxseront largement transmis et atteindrons ces régions. Ce qui cause le pilote

pollution. Mauvaise configuration de tilt : Si les tilts des antennes sont mal ajustés,

alors il y aura plus d’interférence ce qui cause le pilot pollution.

Mauvais réglage de puissance CPICH : lorsque les NodeB sont densémentdistribuées dans une région étroite, une augmentation de la puissance deCPICH va élargir la zone de couverture plus que celle planifiée, causant ainsile phénomène du pilot pollution.

Le pilot pollution a un impact sur les performances du réseau. Il provoque les problèmes suivants :

Détérioration du rapport Ec/Io : l’existence de plusieurs signaux provoqueune augmentation de l’interférence, ce qui diminue le rapport signal sur bruitEc/Io. Ainsi le taux d’erreur BLER augmente ce qui influence sur la qualité duréseau.

Coupure d’appel à cause du handover : l’absence du pilote primaire provoque une suite d’opération du handover dans une courte duré. Cela peut

causer des coupures d’appel. Solution des problèmes de pilot pollution

Pour résoudre le problème du pilot pollution on peut procéder par :

Ajustement de l’antenne : cela consiste à un changement des paramètres dedirections de l’antenne. Notamment, le tilt et l’azimut. Ceci change ladistribution des signaux pilotes dans une région donnée. Si on veut renforcerun pilote d’une antenne par rapport aux autres pour qu’il devienne dominant

sur une zone, il suffit d’ajuster son tilt et azimut vers cette zone et ceux des

autres antennes vers d’autres directions. Toutefois cette modification estlimitée par d’autres contraintes afin de ne pas tomber sur d’autres problèmes de

couverture comme l’overshoot.

Réglage de la puissance du CPICH : puisque le pilot pollution est causé parla couverture en un point par plusieurs antennes, une méthode directe pourrésoudre le problème consiste à former un pilote primaire en augmentant sa

puissance d’une part et en diminuant la puissance des autres cellules d’autre

part. Utilisation de microcellule : si l’ajustement de l’antenne et la puissance ne

résout pas le problème on peut recourir à l’implémentation de microcellule.L’objectif de cette solution est de couvrir la zone en question par un signal très


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fort, ainsi les autres signaux causant le pilot pollution deviennent relativementfaible par rapport à ce signal.

2.8.3. Les problèmes de mobilité :

Du

pfe version final abdelkbir

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