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Mini-Projet Bibliographique 2010-2011

BOUDINAR Salma & ESSAADI Fatima Page 2

Sommaire

I- Introduction……………………………………………………………………………………………P

II- La technologie GSM………………………………………………..………………………………...P 

1-  Architecture du réseau GSM…………………………………………..………………………….P

2-  L‟abonné et le terminal GSM……………………………………………………………………..P 

III- La technologie UMTS…………………………………………………………..……………………P

1-  Le domaine de l‟équipement de l‟usager…………………………………………………………P 

2-  Le domaine du réseau d‟accès……………………………………………………………………P 3-  Le domaine du réseau cœur………………………………………………………………………P 

4-  Les interfaces……………………………………………………………………………………..P 

5-  L‟interface Radio de l‟UTRAN…………………………………………………………………..P 

6-  Les modes d‟accès………………………………………………………………………………..P 

7-  Contrôle de puissance…………………………………………………………………………….P 

8-  Organisation fréquentielle………………………………………………………………………...P 

9-  Organisation temporelle…………………………………………………………………………..P 

10- Modulation utilisée……………………………………………………………………………….P 

11- Débit……………………………………………………………………………………………....P 

IV- Vers le LTE : La 3G+………………………………………………………………………………...P 

1-  HSDPA/HSUPA…………………………………………………………………………………..P 

2-  Organisation fréquentielle………………………………………………………………………...P 

3-  Modulation utilisée……………………………………………………………………………….P 

4-  Débit………………………………………………………………………………………………P 

V- La technologie LTE………………………………………………………………………………...…P 

1-Comparaison UMTS-LTE………………………………………………………………………….P 

2-Caractéristiques de LTE………………………….……………………………………………………P

2-1) OFDMA : Technique d‟accès multiple en voie descendante ………………………………...P 

2-2) SC-DMA: Technique d‟accès multiple en voie montante………………………………………..P 

2-3) MIMO…………………………………………………………………………………………….P 

3-Architecture LTE…………………………………………………………………………………….P 

3-1) Réseau d‟accès ………………………………………………………………………………….P 

a. Les entités du réseau d‟accès (E-UTRAN) ………………………………………………………..P 

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b. Les caractéristiques du réseau d‟accès…………………………………………………………….P 

3-2) Réseau cœur  .………………………………………………………………………………….P 

a. Introduction ………………………………………………………………………………………P 

b. Les caractéristiques du réseau cœur  ………………………………………………………………P 

c. L‟architecture du réseau cœur……………………………………………………………………….P 

3- Caractéristiques générales des architectures LTE…………………………………………………..P 

VI-Actualités………………………………………………………………………………………………P 

1- Les équipementiers………………………………………………………………………………….P 

1- Les opérateurs……………………………………………………………………………………….P VII-Glossaire………………………………………………………………………………………………P 

VIII-Conclusion……………………………………………………………………………………………P 

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Abréviations

GPRS : General Packet Radio System

EDGE: Enhanced Data Rates for Global Evolution

HSDPA: High-speed downlink packet access

HSPA: High-speed packet access evolved

LTE: Long Term EvolutionUMTS : Universal Mobile Télécommunications System

BSS: Base Station Sub-System

NSS: Network Sub-System

BSC: Base Station Controller

BTS: Base Transceiver Station

HLR: Home Location Register

IMSI: International Mobile Station Identity

TMSI:Temporary Mobile Subscriber Identity 

P-TMSI: Packet Temporary Mobile Subscriber Identity

MSISDN: Mobile Station International ISDN Number

VLR: Visitor Lication Register

LA: Location Area

AuC: Authentification Center

EIR: Equipment Identity Register

MSC: Mobile Services Switching Centre

RTCP: réseau Téléphonique Commuté Public

IWF: Interworking Function

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SGSN: Serving GPRS Support Node

GGSN: Gateway GPRS Support Node

SIM: Subcriber Identification Module

UTRAN: Universal Terrestrial Radio Access Network

CN: Core Network

UE: User Equimpment

USIM: Universal subscriber Identity Module

MSISDN: Mobile Station International ISDN Number

CS: Circuit Switched domain

PS: Packed Switched domain

RNC: Radio Network Controller

S‐RNC: Serving ‐ Radio Network Controler

C‐RNC: Controlling ‐ RNC

CDMA: Code Division Multiple Access

W-CDMA: Wideband Code Division Multiple Access

TD-CDMA: Time-division – CDMA

TDD: Time Division Duplex

FDD: Frequency Division Duplexing

DSL: Digital Subscriber Line

MAC: Medium Access Control

RLC: Radio Link Control

PDCP: Packet Data Convergence Protocol

BMC: Broadcast/Multicast Control

RRC: Radio Resource Control

PDU: Protocol Data Unit

N-PDU: Network PDU

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OVSF: Orthogonal Variable Spreading Factor  

GMSK: Gaussian Minimum Shift Keying

QPSK: Quaternary Phase Shift Keing

SAE: System Architecture Evolution

EPC: Evolved Packet Core

MME: Mobility Management Entity

Serving GW: Serving Gateway

PGW: PDN Gateway

HSS: Home Subscriber Server 

PCRF: Policy and Charging Rules Function 

EMM: EPS Mobility Management

ESM: EPS Session Management

OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access

SC-FDMA: Single Carrier Frequency Division Multiple Access

MIMO: Multiple Input Multiple Output 

EDGE: Enhanced Data Rates for Global Evolution

ITU: International Telecommunication Union

PAPR: Peak-to Average – Power-Ratio

DFT: Discret Fourier Transform 

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Nous tenons à remercier notre professeur encadrant Monsieur Najib NAJA pour les

conseils qu‟il nous a donné tout au long de la documentation. Nous tenons à saluer son support

généreux durant toute cette période. 

Remerciement

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Introduction

Tout a commencé avec Graham Bell, le 9 juillet 1877. Ce jour a connu la naissance du premier téléphone

dans l‟histoire de l‟humanité, nommé téléphone à main. C‟était la révolution de son temps. 

Aujourd‟hui, nous somme en 2011, plus d‟un siècle nous sépare de l‟invention phare. Le monde a évolué, le

téléphone de Graham Bell n‟est  plus qu‟un souvenir. Pendant ces 137 années écoulées, des technologies ont vu le

  jour. A commencer par la technologie 0G, appelé aussi « Téléphonie Radio Mobile» ; elle nécessitait des

antennes de l‟ordre d‟un mètre et étaient utilisés spécialement dans les voitures. Puis est apparue la technologie1G, une évolution de la technologie 0G, puisqu‟elle permettait l‟identification dans le réseau, ou ce qu‟on

nomme le „‟hand-over‟‟, sauf que la transmission de la voix était restée analogique. Ensuite, en 1987, la

technologie 2G a vu le jour, permettant l‟apparition du téléphone tout public. Son principal atout était la

numérisation. Puis des améliorations de cette technologie 2G se sont suivies : le GPRS a connu aussi sous

l‟appellation 2.5G, est une amélioration permettant d‟atteindre des débits théoriques de l‟ordre de 114 kbit/s,

ensuite est apparue la technologie EDGE, une amélioration bien meilleure au niveau du débit, pouvant atteindre

les 384 kbit/s en théorie, ouvrant ainsi la porte aux applications multimédia.

Puis les améliorations se sont suivies, et la 3G, à savoir l‟UMTS a fait son apparition, apportant non

seulement des modifications, mais aussi de toutes nouvelles notions, assurant ainsi un débit théorique de 2Mbps.

Le HSDPA le HSPA sont apparus ensuite, traçant le chemin pour l‟apparition de la LTE, qui est la 4G.

Le présent travail se focalisera sur les technologies UMTS et LTE. Mais avant tout, nous allons commencer

 par un petit rappel sur la technologie GSM, vu que d‟elle, héritent la 3G et la 4G.

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I- La technologie GSM

1-Architecture du réseau GSM :

Figure 1 : Architecture du réseau GSM

Le réseau GSM est divisé en 2 parties, le réseau d‟accès, aussi nommé BSS, et le réseau cœur nommé

NSS.

 Le réseau d‟accès (BSS) : est la partie du réseau qui gère l‟interface et les ressources allouées sur 

l‟interface Radio. Un autre rôle très important est la gestion de la mobilité de l‟usager. La couverture radio

étant constituée de cellules de taille variable (de quelques dizaines de mètres à quelques dizaines de

kilomètres). Le réseau d‟accès doit être capable de faire passer l‟usager d‟une cellule à une autre en cours

de communication : Il s‟agit de la fonction de handover. 

 Les constituants du réseau d‟accès : Le réseau d‟accès GSM comporte deux types d‟équipements :

le BSC et la BTS

 Le BSC: est un équipement pouvant contrôler un ou plusieurs BTS. Les fonctions principales du

BSC sont les suivantes : Le routage de l‟appel entre la BTS et le MSC.

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  L‟allocation des ressources utilisées sur l‟interface radio. Cette fonction comprend l‟allocation

initiale, ainsi que le contrôle des ressources radio lors de la procédure handover.

  Le contrôle de la BTS (démarrage, supervision, activation des ressources radio utilisées par la

communication)

 BTS : est l‟équipement de transmission radio du réseau GSM. Elle fait :

  Le codage/décodage des informations transmises sur l‟interface radio. 

  La modulation/démodulation.

  Le réseau cœur (NSS) : est la partie du réseau qui gère l‟ensemble des abonnés et les services

fournis aux abonnés. Il est responsable de l‟établissement de la communication et assure la liaison entre le

réseau GSM et les réseaux extérieurs.

 Les composants du réseau cœur :

 HLR : est la base de données contenant les informations relatives aux abonnés gérés par l‟opérateur.

Pour chaque abonné, le HLR mémorise les informations suivantes :

  Les informations de souscription (abonnement data ou non, souscription à tel service

supplémentaire, débit max autorisé…) 

  L‟identité du mobile, ou IMSI

  Le numéro d‟appel de l‟abonné, ou MSISDN 

  Par ailleurs, le HLR mémorise le numéro de VLR sous lequel l‟abonné enregistré de manière à

 pouvoir joindre facilement l‟abonné dans le cas d‟un appel qui lui est destiné.  VLR : est une base de données attachée à un ou plusieurs MSC. Il est utilisé pour enregistrer les

abonnés qui se trouvent dans une zone géographique donnée, appelé LA. En effet, lorsque le mobile se

déplace en mode veille et détecte un changement de LA, il doit signaler ce changement au VLR. Cette mise

à jour est nécessaire au réseau pour pouvoir joindre le mobile en cas d‟appels entrants. Le VLR mémorise

pour chaque abonné, les informations suivantes :

  L‟identité temporaire du mobile TMSI (Utilisée pour limiter la fraude liée à l‟interception et

l‟utilisation fraudeuse de l‟IMSI)   La zone de localisation (LA) courante de l‟abonné. Dans la plupart des réseaux, le MSC et le VLR

sont un seul et même équipement.

 AuC (Authentification Center) : Il permet au réseau d‟assurer certaines fonctions de sécurité :

  L‟authentification de l‟IMSI de l‟abonné. 

  Le chiffrement de la communication.

 EIR : C‟est un équipement optionnel. Il est destiné à lutter contre le vol des terminaux mobiles.

L‟EIR est en effet une base de donnée contenant la liste des mobiles interdits, appelés black list. Lors de

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l‟établissement d‟un appel, le réseau demande au terminal son identité, ou IMEI. Si l‟IMEI retourné par le

terminal fait partie de la liste des mobiles interdits, l‟appel est rejeté. 

 MSC : est un commutateur de données et de signalisation. Il est chargé de gérer l‟établissement de

la communication avec le mobile. Le GMSC, est un MSC particulier. Il sert de passerelle entre le réseau

GSM et le RTCP. En effet, lorsque l‟on cherche à joindre un abonné GSM à partir d‟un point extérieur au

réseau GSM (appel entrant), l‟appel passe par le GMSC, qui effectue une interrogation du HLR avant de

router l‟appel vers le MSC dont dépend l‟abonné. 

 IWF : sert de passerelle entre le réseau GSM et les réseaux de données.

 SGSN : joue le même rôle que le VLR pour la partie GPRS du réseau. Sauf qu‟on parle de routing

area au lieu de location area. Et comme le VLR, le SGSN effectue une allocation d‟identité temporaire : le

P-TMSI.

 GGSN : a une fonction identique au GMSC pour la partie GPRS du réseau, en jouant le rôle de

passerelle vers les réseaux à commutation de paquets extérieurs (Internet public, un Intranet privé…) 

2-L‟abonné et le terminal GSM :

En GSM, comme dans d‟autres systèmes cellulaires 2G, les informations d‟identification de l‟abonné

sont dissociées de l‟équipement terminal. Ces données sont contenus dans une carte à puce appelée SIM ),

qui peut être inséré dans n‟importe quel équipement de type GSM. 

La fonction première de la carte SIM est d‟identifier et d‟authentifier l‟abonné vis -à-vis du réseau. Cettefonction requiert certaines informations (comme l‟IMSI, ou encore la clef d‟authentification de l‟abonné),

qui sont par définition non modifiables, et gravés dans la carte SIM.

La carte SIM Contient également :

 Des informations temporaires qui sont plus ou moins régulièrement modifiés (par exemple le TMSI,

la zone de localisation courante…) 

 Des informations liées aux services souscrits par l‟abonné. 

Ces notions ont été prises en grande partie par la norme UMTS.

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II-La technologie UMTSLe réseau UMTS se compose essentiellement de 3 domaines :

Figure 2 : Architecture globale du réseau UMTS

UE : Le domaine de l‟équipement de l‟usager .

UTRAN : Le domaine du réseau d‟accès.

CN : Le domaine du réseau cœur .

Le domaine du réseau d‟accès et du réseau cœur , représentent le domaine d‟infrastructure. 

1 -Le domaine de l‟équipement de l‟usager :

Comme dans les réseaux GSM, l‟accès aux services dans un réseau UMTS est conditionné par la présence dans le terminal de la carte à puce de l‟abonné, appelée USIM. Sans cette carte, seuls les appels

d‟urgence sont possibles.

La carte USIM contient un certain nombre de données, structurés en différents « fichiers ». La structure

de la carte USIM est en fait une extension de la carte SIM des terminaux GSM, ce qui autorise son

utilisation dans un terminal GSM.

La carte USIM contient toutes les données relatives à l‟abonné, parmi lesquelles :

  L‟IMSI

  Le MSISDN, ou numéro d‟appel de l‟abonné. 

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  La langue préférée utilisée pour l‟affichage des informations et des options des menus de

l‟affichage. 

 Les clefs de chiffrement et d‟intégrité (utilisés dans les mécanismes de sécurité) pour les services

des domaines CS et PS.

 La liste des réseaux interdits.

 Les identités temporaires de l‟usager vis-à-vis des domaines CS et PS (TMSI et P-TMSI).

 Les identités des zones de localisation courantes du mobile pour les domaines CS et PS.

2-Le domaine du réseau d‟accès :

Figure 3 : Architecture du réseau d‟accès 

Les éléments du réseau d‟accès :

  NodeB : Est une entité logique du réseau d‟accès. Son rôle principal est d‟assurer les fonctions de

réception et de transmission radio pour une ou plusieurs cellules de l‟UTRAN. C‟est l‟équivalent de la BTS

en GSM.

  RNC: Il a une fonction équivalente au BSC des réseaux GSM, c‟est-à-dire principalement le

routage des communications entre le NodeB et le réseau coeur d‟une part, et le contrôle et la supervision du

 NodeB d‟autre part. 

Exemple de communication :

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Lorsqu‟un mobile est en communication, une connexion RRC est établie entre le mobile et un RNC de

l‟UTRAN. Le RNC en charge de cette connexion est appelé S‐RNC .Lorsque l‟usager se déplace dans le

réseau, il peut être conduit à changer de cellule (zone active d‟une antenne NodeB) en cours de

communication et peut même se retrouver dans la cellule d‟un NodeB ne dépendant plus de son S ‐RNC.

On appelle alors C‐RNC, le RNC en charge de ces cellules distantes. D‟un point de vue RNC, le RNC

distant est appelé Drift RNC.

Dans ce cas de figure, les données échangées entre le Serving RNC et le mobile transitent par les interfaces

Iur et Iub. Le Conrolling RNC joue donc le rôle d‟un simple routeur  vis-à-vis de ces données. Si chaque

RNC a un rôle bien établi de Controling RNC vis‐a‐vis des équipements NodeB qui lui sont rattachés, il

n‟en va pas de même des rôles Serving et Drift. Ainsi, chaque RNC peut être à la fois Serving et Drift pour

des mobiles différents, suivant la manière dont les connexions RRC sont établies.

Figure 3 : Représentation graphique de l‟exemple d e communication

3-Le domaine du réseau cœur :

Comme dans le réseau cœur du GSM, la distinction entre la commutation par circuit et par paquets

existe dans la norme UMTS, mais avec quelques modifications dans les termes utilisés Ainsi, dans les

spécifications de la GPP, on parle de "domaine" de services La version 99 des spécifications de l‟UMTS a

défini deux domaines :

 Le CS 

 Le PS 

Les éléments du réseau cœur sont donc répartis en trois groupes, le premier, celui des éléments du CS

domain, comprend le MSC, le GMSC et le VLR. Le deuxième groupe, celui des éléments du PS domain,

comprend le SGSN et le GGSN. Le dernier groupe comprend les éléments du réseau communs au PS

domain et au CS domain : le HLR, l‟EIR et l‟AuC. 

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Figure 4 : Architecture du réseau cœur  

4-Les interfaces :

Figure 5 : Les interfaces de l‟architecture de l‟UMTS 

La chose la plus importante à signaler est que les interfaces UMTS sont des interfaces ouvertes c'est-à-

dire que les équipements de différents fournisseurs peuvent être interconnectés s‟ils suivent la norme. Ces

interfaces sont:

  Interface Uu  : c‟est l‟interface radio de l‟UMTS. A travers cette interface, l‟UE peut accéder au

réseau.

  Interface Iub : elle relie le Node B à L‟RNC. 

  Interface Iu : elle connecte l‟UTRAN au réseau coeur. Elle se divise en deux parties l‟Iu-CS entre

le RNC et le domaine circuit du CN et l‟Iu-PS entre le RNC et le domaine paquet du CN.

  Interface Iur  : c‟est l‟interface RNC/RNC. Sa mission principale est de gérer l‟inter -RNC Soft

Handover.

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5-L‟Interface radio de l‟UTRAN :

Architecture en couches :

L‟interface radio de l‟UTRAN est structurée en couches dont les protocoles se basent sur les 3

premières souches du modèle OSI (respectivement la couche physique, la couche liaison de données et la

couche réseau).

Figure 6 : Vue en couches de l‟interface radio UTRAN  

 Couche 1 :  Cette couche PHY représente la couche physique de l‟interface radio qui réalise les

fonctions de codage, décodage, modulation et d‟entrelacement via W-CDMA. 

 Couche 2 : Cette couche est divisée en plusieurs sous couches :  

 La sous-couche MAC a pour rôle de multiplexer les données sur les canaux de transport radio.

 La sous-couche RLC permet la fiabilité du transport des données entre deux équipements du réseau.

 La sous-couche PDCP permet de compresser les données via des algorithmes de compression. Cela  permet d‟exploiter plus efficacement les ressources radio. PDCP compresse les en-têtes des paquets

TCP/IP suivant les RFC 1144 et 2507. De plus, cette sous-couche PDCP a aussi pour rôle de rendre

indépendant les protocoles radio du réseau d‟accès UTRAN (sous-couches MAC et RLC) par rapport aux

couches de transport réseau. Ce type d‟architecture permettra l‟évolution future des protocoles réseaux sans

modifier les protocoles radio de l‟UTRAN. 

 La sous-couche BMC (Broadcast/Multicast Control) est en charge d‟assurer les fonctions de

diffusion de messages sur l‟interface radio. 

 Couche 3 : Cette couche RRC (Radio Resource Control) gère la connexion de signalisation établie

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entre le réseau d‟accès UTRAN et l‟équipement usager, utilisée lors de l‟établissement ou de la libération

de la communication.

Transport de donnés :

Suivant le type de données à transporter, la gestion du transport des données est différente. Commençons

 par détailler les trames relatives à la voix. La couche PDCP n‟est pas utilisée dans ce type de transport. Les

couches MAC et RLC sont employées en mode transparent, c'est-à-dire qu‟il n‟y a pas de segmentation, ni

de multiplexage. En revanche, le transport d‟un paquet IP, le mécanisme est différent. Ce type de paquet N-

PDU provient du réseau cœur de l‟UMTS à destination du réseau d‟accès UTRAN. Tout d‟abord, l‟en -tête

de la N-PDU est compressé par la couche PDCP. La couche RLC segmente la PDU ainsi compressée. Un

en-tête est alors rajouté à la RLC-PDU par la couche MAC lors du multiplexage.

Le schéma ci-dessous présente l‟encapsulation des paquets qui arrivent au réseau cœur de l‟UMTS : 

Figure 7 : Encapsulation des paquets TCP/IP à l‟arrivée au réseau cœur  

6-Les modes d‟accès :

Le réseau UMTS utilise un multiplexage appelé CDMA (Code Division Multiple Access initialement

appelé IS-95 aux Etats Unis). Pour expliquer en quoi consiste cette forme de multiplexage, on peut

imaginer une assemblée de personnes en un même lieu, les individus parlant chacun une langue différente.

Il est clair que le résultat est un brouhaha incompréhensible mais quelqu'un qui connaît une langue peut

comprendre une communication.

Dans CDMA, les langues sont remplacées par des codages de l'information : tous les usagers utilisent lamême fréquence mais il y a un code spécifique pour chaque usager.

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A l‟Europe, UMTS utilise une version de CDMA appelée W-CDMA (ou CDMA large bande),

permettant d'atteindre des débits allant jusqu'à 2 Mbits/s.

L'information binaire à transmettre est tout d'abord codée en NRZ à une fréquence f. Le schéma ci-

dessous donne l'exemple du codage de deux messages (de deux usagers différents) où le "1" est codé +1 et

où le "0" est codé -1 :

Figure 8 : Messages de l‟usager 1 et l‟usager 2 

Pour chaque usager, par tirage aléatoire, on génère un signal binaire à une fréquence F = nf 

(n = 5 sur le schéma) ; chacun de ces signaux constitue un code affecté à chaque usager :

Figure 9 : Code n°1 pour l‟usager 1 et code n°2 pour l‟usager 2 

Les messages des usagers sont alors codés par simple multiplication des signaux du message et des

signaux du code :

Figure 10 : Codage du message de l‟usager 1 et du message de l‟usager 2 

Cette opération s'appelle étalement de spectre pour la raison suivante. Pour le signal original defréquence f, le spectre obtenu par transformation de Fourier est assez resserré. Par contre pour les signaux

de fréquence F, le spectre est plus étalé :

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Figure 11 : étalement de spectre

La restitution du message original s'effectue de manière très simple par multiplication du signal codé et

du signal de code :

Figure 12 : Restitution du message original

Bien entendu, le récepteur doit effectuer la multiplication avec des signaux décalés de τ (temps de

propagation du signal entre l'émetteur et le récepteur), soit M'(t - τ).C(t - τ). Il faut évidemment aussi

décaler le code pour retrouver le signal original. Si l'on appliquait le code n°2 au signal codé par le code

n°1, on obtiendrait un résultat non valable très significatif : 

Figure 13 : Restitution erronée

Bien entendu il se pourrait que deux codes conduisent à un résultat interprétable à partir d'un même

message initial. Pour éviter ce résultat, il faut choisir les codes de manière particulière. On définit la

corrélation de 2 codes C1 et C2, composés d'une suite N d'éléments binaires, de la manière suivante :

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Exemple : 

Soit les codes C1 et C2 (N = 10) :

Figure 14 : Codes C1 et C2

On a R0(C1, C2) =0 ; R1(C1, C2) =0 ; R2(C1, C2) =-4 ; R3(C1, C2) =8 ; R4(C1, C2) =0 ; R5(C1, C2)= - 4 ; R6(C1, C2) =0 ; R7(C1,C2) =-4 ; R8(C1, C2) =4 ; R9(C1, C2) =0

Ce qui se traduit par la fonction de corrélation :

Figure 15 : Corrélation de C1 et C2

On peut aussi considérer l'autocorrélation des codes C1 et C2 : R(C1,C1) et R(C2,C2) :

Figure 16 : Autocorrélation du code C2  Figure 17 : Autocorrélation du code C1 

Dans le système CDMA, les codes doivent satisfaire aux conditions suivantes :

● l'autocorrélation d'un code doit être faible ou négative pour i ≠ 0 ; 

● la corrélation entre deux codes doit être faible ou négative. Si elle est nulle, les codes sont dits

orthogonaux.

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Il est clair que dans l'exemple montré, les codes ne satisfont pas ces conditions. Comment trouver les

"bons" codes ? On commence par noter CN,m les codes où N désigne le nombre de bits du code (N a la

valeur maximale 256 pour les canaux montants et 512 pour les canaux descendants) et m le numéro du

code.

● Le plus simple est C1, 1 qui ne comporte qu'un élément bit : 1. 

● Le suivant est C2,m (où m = 1, 2) avec C2,1 = 1 1 et C2,2 = 1 -1.

● Le troisième est C4,m (où m= 1,2, 3, 4) avec C4,1 = 1 1 1 1, C4,2 = 1 1 -1 -1, C4,3 = 1 -1 1 -1, C4,4 = 1

-1 -1 1

Et ainsi de suite ( 1 représente un "1" et -1 un "0"). On peut donner une représentation arborescente

commode de ces codes :

Figure 18 : Représentation arborescente des codes

On peut vérifier que les codes de même niveau hiérarchique sont orthogonaux. Ces codes sont appelés

OVSF.Toutefois, 2 codes situés sur le même rameau (comme C4,1 et C2,1) ne sont pas toujours

orthogonaux ce qui conduit, lorsqu'on a fait un choix d'un code, à éliminer tous ses antécédents :

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Figure 19 : Choix des codes

Les codes ainsi constitués ne sont cependant pas aléatoires et il faut effectuer un traitement spécial dit

de "brouillage" pour obtenir les "bons "codes. Le résultat s'appelle codes de brouillage (scrambling codes)

que l'on ajoute aux codes OVSF. La méthode utilise un registre à décalage muni d'une fonction XOR et le

principe est exposé dans le schéma ci-dessous :

Figure 20 : Code de brouillage

7-Contrôle de puissance

Dans le système UMTS, tous les utilisateurs transmettent leurs informations en utilisant la même bande

de fréquence. Les phénomènes de propagation peuvent dans ce cas ci favoriser les utilisateurs proches du

Node B au dépend de ceux loin du Node B. Ceci constitue le problème proche/loin (Near/Far problem). La

solution à ce type de problème est d‟effectuer un contrôle de puissance judicieux pour favoriser tous les

utilisateurs.En UMTS, le contrôle de puissance se base sur le niveau de qualité c'est-à-dire le rapport signalsur bruit qui doit être assurer avec un niveau de puissance approprié. Le réseau UMTS nécessite de bons

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mécanismes de contrôle de puissance et ceci dans le but d‟optimiser l‟utilisation des ressources radio et de

maintenir la qualité du signal sur le lien radio. 

Figure 21 : Contrôle de puissance

8-Organisation fréquentielle :Les bandes de fréquences allouées pour l‟IMT 2000 sont 1885-2025 MHz et 2110-2200 MHz.

L‟UMTS propose la répartition suivante : 

Figure 22 : Bandes de fréquences allouées pour l‟UMTS 

La division duplex dans les bandes dites “appariées”, est fréquentielle. On utilise dans ces bandes un

accès W-CDMA.

La division duplex dans les bandes dites “non appariées, est temporelle. On utilise dans ces bandes un

accès TD-CDMA.

Les deux modes d‟accès doivent être harmonisés pour favoriser la réalisation de terminaux bi-modes

TDD / FDD à bas coûts.

9-Organisation temporelle :

L‟organisation temporelle de l‟UMTS est basée sur une supertrame de 720 ms, comportant elle-même

72 trame de 10 ms. Chaque trame de 10 ms est divisée en 15 slots de 667 μs. 

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Figure 23 : Organisation temporelle de l‟UMTS 

10-Modulation utilisée :

La modulation QPSK est utilisée au lieu de GMSK pour le GSM.

11-Débit :

La capacité /débit du lien est classée selon 3 types :

  Pour les pico-cellules, le débit maximal est de 2Mbps.

  Pour les micro-cellules, le débit maximal est de 384 kbps.

  Pour les macro-cellules, le débit maximal est de 144 kbps.

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III-  Vers le LTE : la 3G+

1-HSDPA/HSUPA :

A l‟échelle technologique, l‟UMTS appartient au passé. Après ses promesses de départ d‟être capable

de supporter des transferts de données à 2Mb/s, qui se sont avérés par la suite être plutôt à 384kb/s, est déjà

obsolète.

Industriels et opérateurs travaillent depuis longtemps au développement de la technologie HSDPA quireprésente la première étape d‟évolution de la méthode d‟accès du réseau mobile de troisième génération

UMTS. Cette technologie permet de supporter des services à valeur ajoutée, tels que l‟accès Internet à

haute vitesse, téléchargement de fichiers audio, diffusion vidéo en temps réel ou à la demande, la réception

de programmes télévisés et la visiophonie, etc. Ces services de données nécessitent un réseau d‟accès à 

commutation de paquets asymétrique pour une meilleure utilisation de la bande spectrale dans un

environnement à plusieurs utilisateurs. HSDPA se concentre sur l‟optimisation du lien descendant, entre la

station émettrice et le terminal mobile. La technologie HSDPA basée sur l‟architecture 3GPP Release 99

version 5 est compatible avec la version UMTS actuellement en place et offre des capacités de transferts

 par paquet jusqu‟à 14,4Mb/s sur une bande de 5MHz.

En effet, pas comme l'évolution 2G-3G, l'étape 3G-3G+ s'agit seulement a une évolution logicielle.

Basée sur le même CDMA, sur la même bande de fréquence, le déploiement de 3G+ ne demande pas de

changement matériel. Toutes les infrastructures actuelles sont conservées, l‟opérateur n'a qu‟à mettre à jour 

les codages, modulation au niveau réseau d'accès.

Utilisant HSPA, 3G+ offre des performances dix fois supérieures à la 3G (UMTS R'99). Cette évolutionpermet d'approcher les performances des réseaux DSL.La norme 3G+ comprend 2 standards nommées

HSDPA et HSUPA, qui est une amélioration de la HSDPA et qui est défini dans la release 6 du 3GPP. Il

s‟agit d‟une optimisation de l'HSDPA sur le lien montant. Cette évolution permet le haut débit en voie

montante (jusqu‟à 5,8 Mbps maximum théorique, 1,2 Mbps en pratique avec les mobiles actuels), ainsi

qu‟une amélioration du débit descendant puisqu‟on double le débit HSDPA (7,2 Mbps). ) . HSPA, c'est la

norme implicite de HSDPA et HSUPA. Ces deux protocoles sont standardisés par 3GPP comme release 5

et 6. Cette évolution permet d'approcher les performances des réseaux DSL.

2-Organisation fréquentielle :

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Pas de changement au niveau de bande de fréquence : 2 bandes appariées (1920-1980MHz et 2110-

2170MHz) et 2 bandes non appariées (1900-1920MHz et 2010-2025MHz).

3-Modulation :

3 modulations sont possibles : QPSK, 16QAM et 64QAM.

Une amélioration par rapport au 3G, c'est que 3G+ présente un mécanisme pour changer automatiquement

de mode de modulation pour optimiser l'utilisation de lien.

4-Débit :

Les débits offerts par la 3G+ sont les suivants :

  HSDPA : 14.4Mbps en Down Link, et 0.4 Mbps en Up Link.

  HSUPA : 14.4Mbps en Down Link, et 5.7 Mbps en Up Link.

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IV- LTE

La LTE (Long Term Evolution of 3G) est un projet mené par l'organisme de standardisation 3GPP 

(appelé aussi la génération 3.9G ou Super3G) visant à rédiger les normes techniques de la future

quatrième génération en téléphonie mobile.

1-Comparaison UMTS-LTE :

Les deux normes de réseaux mobiles répondent aux même objectifs définit par l‟ITU (International

Telecommunication union) :

  Supporter les applications multimédia :  les terminaux auront la capacité d'accepter simultanément

des services de natures différentes (voix, visiophonie, navigation web, transfert de fichier).

  Supporter des débits plus élevés par rapport à ceux enregistré par les normes de 2G.

  Permettre d‟augmenter la palette de service proposé aux utilisateurs. 

  Transparence du réseau pour l‟usager  : l‟usager ne doit pas se rendre compte qu‟il passe d‟un 

réseau à un autre.

En fait, les deux normes ont respecté les objectifs imposés par ITU mais LTE est une évolution de la

norme UMTS ce qui concerne les débits, les délais de latence et les technologies utilisés :

  Le débit :

L‟interface radio de LTE doit pouvoir supporter un débit maximum instantané de 100 Mbit/s en

considérant une allocation de bande de fréquence de 20 MHz pour le sens descendant et un débit

maximum instantané de 50 Mbit/s en considérant aussi une allocation de bande de fréquence de 20 MHz

pour le sens montant. Alors que l‟interface radio de l‟UMTS supporte les débits x et y pour le sens

descendant et le sens montant respectivement.

  Le délai de latence :

Parmi les points forts de LTE est son délai de transit qui ne dépasse pas 10 ms et son temps

d‟établissement qui est maximisé par 100 ms. C‟est un délai optimal par rapport à celui de l‟UMTS. 

  Les technologies utilisées :

Les technologies utilisées par la norme LTE sont multiples : OFDMA, SC-FDMA et MIMO, ces

technologies vont être détaillées par la suite.

2-Caractéristiques de LTE :

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Depuis les années 90, les réseaux cellulaires ont connu un certain nombre d‟évolutions (de la seconde

génération à la 3G+) offrant des débits toujours plus importants et permettant le développement de

nouveaux services en plus de la transmission de la voix. La LTE a introduit un certain nombre de nouvelles

technologies, permettant l'emploie efficace du spectre et fournissant des débits beaucoup plus élevés :  OFDMA , SC-FDMA et MIMO.

2-1) OFDMA : Technique d’accès multiple en voie descendante :

a-Pourquoi l’OFDMA ? 

Le retard induit par le phénomène de trajets multiples (crée par la différence entre les temps d’arrivés

des copies du signal qui suivent différentes directions) peut provoquer l‟interférence entre un symbole reçu

le long d'un chemin d'accès retardé et un symbole ultérieure arrivant au niveau du récepteur grâce à un

trajet plus direct. Cet effet est dénommé Interférences Entre-Symboles (IES). Dans un système à seule

 porteuse et à des débits très élevés il est possible pour l‟IES de dépasser un temps symbole en entier et lecauser le déversement d‟un symbole dans un symbole ultérieures. 

Figure24 : Exemple illustrant l‟interférence IES causé par le phénomène multi-trajet

Chaque chemin de longueur différente et réflexion différente se traduira par un décalage de phase

spécifique. Comme tous les signaux sont combinés au niveau du récepteur, certaines fréquences dans la

bande passante du signal subissent des interférences constructives (combinaison linéaire des signaux en

phase), tandis que d'autres rencontrent des interférences destructives (combinaison linéaire des signaux en

opposition de phase).

Pour les débits de la LTE (jusqu'à 100 Mbits/s), l‟IES devient beaucoup plus sévère couvrant

éventuellement plusieurs périodes de symbole et l‟approche d‟égalisation canal devient impraticable, d‟où

vient l‟idée de OFDM. 

b- Principe d’OFDMA :

L'OFDMA est une technologie de transmission sans fil haut débit, capable de composer avec la

présence d'obstacles sur le chemin de l'émetteur-récepteur. L'OFDM résout le problème de l'alignement du

transmetteur et du récepteur. Pour une liaison à très haut débit (plusieurs dizaines de mégabits par

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seconde), ces derniers doivent être parfaitement alignés, ce qui est rarement le cas dans un environnement

où l'on trouve de nombreux bâtiments et avec l‟existence de phénomène Multi-trajet. Avec un équipement

utilisant l'OFDMA ce problème est résolu.

Le principe de l'OFDMA consiste à répartir sur un grand nombre de sous-porteuses le signal numérique

que l'on veut transmettre. Comme si l'on combinait le signal à transmettre sur un grand nombre de systèmes

de transmission (des émetteurs, par exemple) indépendants et à des fréquences différentes.

Ces sous-porteuses sont serrées dans le domaine fréquentiel; soit un espacement de f = 1/Tu, où Tu est

le temps de modulation d'un symbole par sous-porteuse.

Pour 3GPP LTE, l‟espacement sous-porteuse de base est de 15 kHz. D'autre part, le nombre de sous-

porteuses dépend de la largeur de bande de transmission, avec dans l'ordre de 600 sous-porteuses en cas de

fonctionnement dans un spectre de 10MHz. Le terme Orthogonal dans Orthogonal Frequency Division

Multiplex Access est dû au fait que lorsque l’amplitude d’une sous porteuse est maximal les amplitudes

des autres sous porteuses sont à zéro, comme le montre la figure ci-dessous.

Figure25 : Orthogonalité des sous porteuses en OFDMA

Pour que les fréquences des sous-porteuses soient les plus proches possibles et ainsi transmettre le

maximum d'information sur une portion de fréquences donnée, l'OFDMA utilise des sous-porteuses

orthogonales entre elles. Les signaux des différentes sous-porteuses se chevauchent mais grâce à

l'orthogonalité n'interfèrent que peux.

Le signal à transmettre est généralement répété sur différentes sous-porteuses. Ainsi dans un canal detransmission avec des chemins multiples où certaines fréquences seront détruites à cause de la combinaison

destructive de chemins, le système sera tout de même capable de récupérer l'information perdue sur

d'autres fréquences porteuses qui n'auront pas été détruites. Chaque sous-porteuse est modulée

indépendamment en utilisant des modulations numériques .Ce principe permet de limiter l'interférence

entre symboles. Pour l'éliminer, on peut ajouter un intervalle de garde (c'est-à-dire une période pendant

laquelle il n'y a aucune transmission) après chaque symbole émis, très grand devant le délai de transmission

(la distance séparant l'émetteur du récepteur divisée par la vitesse de la lumière).

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2-2) SC-FDMA: Technique d’accès multiple en voie montante :

SC-FDMA est la méthode d‟accès choisit par 3GPP pour la transmission dans le sens montant dans les

réseaux LTE, afin de résoudre les problèmes que pose l‟OFDMA concernant la consommation en

puissance au niveau des transmetteurs. En effet, OFDMA génère un PAPR (C‟est le facteur de crête,

qu‟est une mesure caractéristique d'un signal. C'est le rapport entre l'amplitude du pic du signal et la valeur

efficace du signal : 

)

élevé, donc si on l‟utilise en UL on aura des conséquences négatives sur le design de l‟émetteur du

mobile. Le SC-FDMA peut être vue comme un OFDMA où des symboles de données de domaine de temps

sont transformés au domaine de fréquence par DFT avant de passer par une modulation OFDMA.

2-3) MIMO:

Afin d‟obtenir un gain en diversité et en débit, la LTE MIMO propose Un système qui se compose de 4

antennes émettrices et 4 antennes réceptrices (configuration inférieure possible). Ainsi, le récepteur doit

déterminer la réponse impulsionnelle du canal de chaque antenne d'émission. En LTE, les réponses

impulsionnelles des canaux sont déterminées par la transmission séquentielle de signaux de référence

connus de chaque antenne de transmission. Notez que pendant qu‟une antenne émettrice envoie le signal de

référence, l'autre antenne est inactive. Une fois que les réponses impulsionnelles du canal sont connues, lesdonnées peuvent être transmises par les antennes.

3-Architecture LTE: 

3-1)-Réseau d’accès :

a. Les entités du réseau d’accès (E-UTRAN) : 

Figure26:l‟architecture E-UTRAN

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L‟eNodeB est responsable de la transmission et de la réception radio avec l‟UE (Terme générique

 pouvant s‟appliquer à tout terminal mobile 3G et 4G). A la différence de l‟UTRAN 3G où sont présentes

les entités Node B et RNC, l‟architecture E-UTRAN ne présente que des eNodeB. Les fonctions supportées

par le RNC ont été réparties entre l‟eNodeB et les entités du réseau cœur MME/Serving GW. L‟eNodeB

dispose d‟une  interface S1 avec le réseau cœur. L‟interface S1 consiste en S1-C (S1-Contrôle) entre

l‟eNodeB et le MME et S1-U (S1-Usager) entre l‟eNodeB et le Serving GW. Une nouvelle interface X2 a

été définie entre eNodeBs adjacents. Son rôle est de minimiser la perte de paquets lors de la mobilité de

l‟usager en mode ACTIF (handover). Lorsque l‟usager se déplace en mode ACTIF d‟un eNodeB à un autre

eNodeB, de nouvelles ressources sont allouées sur le nouvel eNodeB pour l‟UE ; or le réseau continue à

transférer les paquets entrants vers l‟ancien eNodeB tant que le nouvel eNodeB n‟a pas informé le réseau

qu‟il s‟agit de lui relayer les paquets entrants pour cet UE. Pendant ce temps l‟ancien eNodeB relaie les

 paquets entrants sur l‟interface X2 au nouvel eNodeB qui les remet à l‟UE. 

La figure 26 décrit l‟architecture E-UTRAN avec ses eNodeB et les interfaces X2 (entre les eNodeB) etS1 (entre eNodeB et entités du réseau cœur MME/Serving GW). 

b. Les caractéristiques du réseau d’accès :

  Débit élevé sur l’interface radio: 

L‟interface radio E-UTRAN doit pouvoir supporter un débit maximum instantané de 100 Mbit/s en

considérant une allocation de bande de fréquence de 20 MHz pour le sens descendant et un débit maximum

instantané de 50 Mbit/s en considérant aussi une allocation de bande de fréquence de 20 MHz pour le sens

montant. Les technologies utilisées sont OFDMA pour le sens descendant et SC-FDMA pour le sens

montant. Cela correspond à une efficacité du spectre de 5 bit/s/Hz pour le sens descendant et 2,5 bit/s/Hz

pour le sens montant. Avec la 3G il est nécessaire d‟allouer une bande de fréquence de 5 MHz. Avec la

LTE, il est possible d‟opérer avec une bande de taille différente avec les possibilités suivantes : 1.25, 2.5, 5,

10, 15 et 20MHz, pour les sens descendant et montant. L‟intention est de permettre un déploiement flexible

en fonction des besoins des opérateurs et des services qu‟ils souhaitent proposer.

  Délai pour la transmission de données : Moins de 5 ms entre l‟UE et l‟Access Gateway, en situation de non-charge où un seul terminal est 

ACTIF sur l‟interface radio. La valeur  moyenne du délai devrait avoisiner les 25 ms en situation de charge

moyenne de l‟interface radio. Ceci permet de supporter les services temps réel IP, comme la voix sur IP et

le streaming sur IP.

  Mobilité : Assurée à des vitesses comprises entre 120 et 350 km/h. Le handover pourra s‟effectuer (la LTE ne 

permet que le hard handover et non pas le soft handover) dans des conditions où l‟usager se déplace à 

grande vitesse.

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  Coexistence et Interfonctionnement avec la 3G :

Le handover entre E-UTRAN (LTE) et UTRAN (3G) doit être réalisé en moins de 300 ms pour les

services temps-réel et 500 ms pour les services non temps-réel. Il est clair qu‟au début du déploiement de la

LTE peu de zones seront couvertes. Il s‟agira pour l‟opérateur de s‟assurer que le handover entre la LTE et

la 2G/3G est toujours possible. Le handover pourra aussi s‟effectuer entre la LTE et les réseaux CDMA-

2000. Les opérateurs CDMA évolueront aussi vers la LTE qui devient le vrai standard de communication

mobile de 4ème génération.

  Flexibilité dans l’usage de la bande : 

E-UTRAN doit pouvoir opérer dans des allocations de bande de fréquence de différentes tailles

incluant 1.25, 2.5, 5, 10, 15 et 20 MHz.

  Support du multicast :

Notamment pour les applications multimédia telles que la télévision en broadcast. 

  Couverture de cellule importante dans les zones urbaines et rurales :

Comme la LTE pourra opérer sur des bandes de fréquences diverses et notamment basses comme

celle des 700 MHz, il sera possible de considérer des cellules qui pourront couvrir un large diamètre.

3- 2)-Réseau cœur :

a-Introduction :

En effet, la SAE est le nom d‟une étude où la 3GPP industrie développe une structure pour uneévolution et migration des systèmes courants à un système qui supporte des technologies d'accès multiples,

avec un plus haut taux de données et basé sur la commutation de paquets. Alors que l‟ EPC ou le CPE est

le nom du réseau cœur évolué.

b-Les caractéristiques du réseau coeur :

Le réseau coeur SAE est caractérisé par :

  EPC : est un réseau cœur paquet tout IP. A la différence des réseaux  2G et 3G où l‟on 

distinguait les domaines de commutation de circuit (CS, Circuit Switched) et de commutation de paquet

(PS, Packet Switched) dans le réseau coeur, le nouveau réseau ne possède qu’un domaine paquet appelé

EPC. Tous les services devront être offerts sur IP y compris ceux qui étaient auparavant offerts par le

domaine circuit tels que la voix, la visiophonie, le SMS, tous les services de téléphonie, etc .

  EPC fonctionne en situation de roaming en mode « home routed » ou en mode « local

breakout » : Lorsqu’un client est dans un réseau visité, son trafic de données est soit routé à son réseau

nominal qui le relaye ensuite à la destination (home routed), soit directement routé au réseau de destinataire

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sans le faire acheminer à son réseau nominal (local breakout). Le mode local breakout est particulièrement

intéressant pour les applications temps réel, telles que la voix, qui ont des contraintes de délai fortes.

  EPC interagit avec les réseaux paquets 2G/3G et CDMA-2000 en cas de mobilité : Il est

possible de faire acheminer le trafic de l‟EPC vers l‟accès CDMA-2000 (paquet), 2G (paquet) et 3G

(paquet) et ainsi garantir le handover entre ces technologies d‟accès.

  EPC supporte les Default bearers et Dedicated bearers : Lorsque l‟usager se rattache au réseau

EPC, ce dernier lui crée un défaut bearer qui représente une connectivité permanente (maintenue tant que

l‟usager est rattaché au réseau) mais sans débit garanti. Lorsque l‟usager souhaitera établir un appel qui

requiert une certaine qualité de service telle que l‟appel voix ou visiophonie, le réseau pourra établir pour la

durée de l‟appel un dedicated bearer qui supporte la qualité de service exigée par le flux de service et

surtout qui dispose d‟un débit garanti afin d‟émuler le mode circuit.

  EPC supporte une taxation évoluée : taxation basée sur les flux de service. En effet la LTE

fournit des mécanismes de taxation très sophistiqués permettant de taxer le service accédé par le client sur

la base du volume, de la session, de la durée, de l’événement, du contenu, etc.

c-L’architecture du réseau coeur :

Figure 27 : Architecture du réseau cœur  

a-MME :

MME est une entité qui gère toutes les procédures (authentification, chiffrement, mobilité..) des UE. Les

fonctions de l’entité MME incluent: 

• Signalisation EMM et ESM avec l’UE : Les terminaux LTE disposent des protocoles EMM et ESM qui

leur permettent de gérer leur mobilité (attachement, détachement, mise à jour de localisation et leur session

(établissement/libération de session de données) respectivement. Ces protocoles sont échangés entre l’UE

et le MME

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• Authentification : Le MME est responsable de l’authentification des UEs à partir des informations

recueillies du HSS.

• Gestion de la liste de Tracking Area : L’UE est informé des zones de localisation prises en charge par le

MME, appelées Tracking Area. L’UE met à jour sa localisation lorsqu’il se retrouve dans une Tracking

Area qui n’est pas prise en charge par son MME.

• Sélection du Serving GW et du PDN GW : C’est au MME de sélectionner le Serving G et le PDN GW

qui serviront à mettre en oeuvre le Default Bearer au moment du rattachement de l’UE au réseau.

• Sélection de MME lors du handover avec changement de MME :Lorsque l’usager est dans l’état

ACTIF et qu’il se déplace d’une zone prise en charge par un MME à une autre zone qui est sous le contrôle

d’un autre MME, alors il est nécessaire que le handover implique l’ancien et le nouveau MME.

• Roaming avec interaction avec le HSS nominal : Lorsque l’usager se rattache au réseau, le MME

s’interface au HSS nominal à fin de mettre à jour la localisation du mobile et obtenir le profil de l ’usager.

b-Serving GW:

La passerelle de service SGW, est un élément plan de données au sein de la LTE/SAE. Son objectif 

principal est de gérer la mobilité du plan utilisateur, elle agit également comme une frontière principale

entre le Radio Access Network, RAN et le réseau coeur. La SGW maintient également les chemins de

données entre les eNodeBs et les passerelles PDN. De cette façon le SGW forme une interface pour le

réseau de données par paquets à l'E-UTRAN. Aussi quand les UEs se déplacent dans les régions

desservies par des eNodeBs différentes, la SGW sert de point d'ancrage de mobilité veillant à ce que le

chemin de données soit maintenu.

c- PDN Gateway :

La passerelle LTE/SAE PDN assure la connectivité pour l'UE à des réseaux de paquets de données,

remplissant la fonction d'entrée et de sortie pour les données UE. L'UE peut disposer d'une connectivité

avec plus d'un PGW pour l‟accès à des PDNs multiples. 

d-HSS: 

Avec la technologie LTE, le HLR est réutilisé et renommé HSS. Le HSS est donc un HLR évolué qui

contient l‟information de souscription pour les réseaux GSM, GPRS, 3G, LTE. A la différence de la 2G et

de la 3G où l‟interface vers le HLR est supportée par le protocole du monde SS7, MAP, l‟interface S6

s‟appuie sur le protocole du monde IP, DIAMETER. Le HSS est une base de données qui est utilisée

simultanément par les réseaux 2G, 3G, LTE/SAE et IMS appartenant au même opérateur. Il supporte donc

les protocoles MAP (2G, 3G) et DIAMETER (LTE/SAE, IMS).

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e-PCRF:

La PCRF est le nom générique de l'entité au sein de la LTE SAE/EPC qui détecte les flux de service et

applique la politique de tarification. Pour les applications qui nécessitent une politique dynamique de

tarification ou de contrôle, un élément du réseau intitulé Applications Function, AF est utilisée. 

3-Caractéristiques générales des architectures LTE:

Ce ne sont pas des caractéristiques générales de l‟architecture LTE seulement, mais ces caractéristiques

concernent toutes les architectures de réseau 4G et des systèmes au-delà de la 3G. La première

caractéristique a été déjà remarquée au niveau du réseau d‟accès : c‟est la convergence vers une

organisation dans laquelle le sous-système d‟accès radio est totalement autonome par rapport au cœur de

réseau. Le sous-système radio dans les réseaux de quatrième génération est basé sur une architecture plate

ou le contrôleur de station de base (RNC dans le système 3G) disparait au profit d‟une intelligence

renforcée des stations de base/points d‟accès e-Node B. La seconde caractéristique principale, déjà initié

dans les réseaux 3G, est l‟utilisation généralisée du protocole IP pour le transport et les échanges entre

réseau cœur et réseau d‟accès. On nomme l‟architecture LTE aussi EPS. 

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V- Actualités 

1-Alcatel-Lucent:

L'équipementier Alcatel-Lucent promet une révolution chez les opérateurs mobiles avec sa technologie

lightRadio. LightRadio se propose en effet de redistribuer une partie de l'infrastructure nécessaire au bon

fonctionnement des stations de base sur un réseau en cloud. Les différentes installations n'ont donc plus

besoin d'être à proximité de l'antenne qui peut par ailleurs être réduite à des dimensions minimes (jusqu'à la

taille d'une balle de golf) et être installées dans des endroits jusqu'à présent inaccessibles comme " des

poteaux, au flanc des immeubles ou à n'importe quel endroit disposant d'une alimentation en électricité et

d'une connexion haut débit. Cette technologie permet également de réunir les antennes des différents types

de réseau (2G, 3G, LTE) dans une antenne unique. Alcatel-Lucent reprend les arguments traditionnels ducloud computing pour vanter les mérites de sa technologie : flexibilité de l'architecture et réponse

dynamique aux besoins.

2-Ericsson :

Le très haut mobile commence à pointer le bout de son nez. La LTE ou 4G est aujourd'hui

techniquement prête et économiquement viable (face au WiMax mobile par exemple); les opérateurs

mobiles du monde entier ayant désormais opté pour cette norme. Et après la standardisation, les tests, et laproduction des équipements (stations de base), on commence à voir fleurir les premiers réseaux

commerciaux, notamment en Europe.

Aux Etats-Unis, l'opérateur Verizon a réalisé un premier lancement commercial en 2010. En France, un

premier réseau pilote a été inauguré au mois de novembre 2008 avec Ericsson. À cette occasion, un débit

de 170 Mbits/s descendant a été atteint.

Mais c'est en Suède que le premier réseau commercial 4G vient d'être déployé. Opéré par TeliaSonera

et équipé par Ericsson, ce réseau couvre pour le moment le centre de Stockholm et était ouvertcommercialement début 2010. Avec l‟ouverture de ce premier site LTE, nous avons franchi une étape

cruciale qui va nous permettre d‟accroître encore davantage les capacités du réseau mobile haut débit le

plus rapide de Suède. Bref, le démarrage de la LTE est conditionné aux stratégies des fabricants de

mobiles, des fabricants aujourd'hui sous pression à cause de la crise. D'où un franc doute dans l'esprit des

observateurs.

Par ailleurs, les opérateurs sont face à un défi de taille : ils doivent maîtriser leurs investissements tout

en répondant aux exigences en termes de débit de la clientèle. Sur cette question, les équipementiers

pensent avoir trouvé la solution en proposant des équipements hybrides 2G/3G/4G. "Si les opérateurs sont

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prudents, ils doivent renouveler leurs équipements en fin de vie. Nous proposons donc d'ores et déjà des

stations multistandards 2G, 3G, 3G+ et LTE. ", a expliqué Philippe de la Fortelle, responsable marketing

d'Ericsson France. 

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VI- Glossaire

- ETSI : organisme de standardisation européen à l‟origine du GSM , GPRS,  DECT, et l‟ EDGE. Il a eu la

volonté de lancer l‟UMTS en le gardant compatible avec le GSM et ses évolutions. -3GPP : Organisme de travail sous l‟égide de l‟ETSI regroupant aussi ses homologues Américain,Japonais

et Chinois et qui a comme mission de travailler sur les normes de la 3G et ses futures évolutions.

-Hard handover : Dans un réseau de communication mobile cellulaire, c‟est un mécanisme classique de

transfert qui se base sur la rupture de la connexion initiale avec une station de base avant de passer à une

autre station de base.

-Soft handover :  c’est un mécanisme de réseau cellulaire mobile qui permet aux systèmes de la

superposition des zones de couverture, de sorte que tout ensemble téléphone cellulaire est toujours bien àportée d'au moins un des les stations de base.

-CDMA2000 :  est une technologie mobile reconnue comme de troisième génération (3G) par l'Union

internationale des télécommunications (UIT) qui prolonge la technologie de seconde génération IS-95.

-Next Generation Network(NGN) :  c'est une nouvelle architecture de réseau de communication. Le

principe est d'utiliser les technologies de transport en mode paquet, réservé jusqu'alors pour les données,

pour transporter l'ensemble des services de télécommunications. Elle permet un accès non restreint par les

utilisateurs aux opérateurs de leur choix (notion d'interopérabilité et de libre concurrence) et à de multiplesservices (concept de réseau unique polyvalent).

-NAS :  L'accès non Stratum (NAS) est une couche fonctionnelle entre Core Network et équipement

utilisateur. La couche prend en charge la signalisation et la circulation entre ces deux éléments. 

- SS7 :  Signaling System #7 ou système de signalisation #7 est un ensemble de protocoles de

signalisation téléphonique qui sont utilisés dans la grande majorité des réseaux téléphoniques mondiaux. Sa

principale application est l'établissement et la libération d'appels. 

- MAP : Le protocole Mobile Application Part (MAP) fournit une couche application pour les différentséléments d'un réseau GSM, GPRS ou UMTS. Le but est de leur permettre de communiquer pour pouvoir

fournir les services aux utilisateurs de téléphone mobile. 

-Diameter : est un protocole d'authentification. 

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VII- Conclusion

La connaissance des normes élaborées par l ’organisme de standardisation 3GPP, pour les réseaux

d’accès, est indispensable pour tout ingénieur radio. C’est dans ce cadre que s’inscrit notre projet

bibliographique. En effet, grâce à ce projet nous avons pu acquérir une connaissance profonde des

générations 3G, 3G+ et 4G. En plus nous avons pu assimiler les différentes méthodes d‟accès mis en jeu

par ces générations prometteuses des réseaux mobiles.