Optimisation de la couverture radio du réseau 4G de ...

1 MEMOIRE DE STAGE DE FIN D ETUDES Pour l obtention du Mast re professionnel en Nouvelles Technologies des T l communications et R seaux (N2TR) Pr sent par : HOUDA TOUNSI Optimisation de la couverture radio du r seau 4G de Tunisie Telecom Soutenu le :.. Devant le jury : Pr sident : Mr.(Mme.).. Encadreurs : Mr. EZZEDINE BEN BRAIEK et Mr. MOUHAMED BEN CHAABENE Rapporteur : Mr.(Mme.).. Membre : Mr.(Mme.).. Ann e Universitaire : 2015 / 2016 HOUDA TOUNSI Page 2 D dicace Je d die ce modeste travail : A mon dieu A mes tr s chers parents pour les sacrifices que vous avez consenti pour mon instruction et mon bien tre. Je vous remercie pour tout le soutien et l amour que vous me portez depuis mon enfance et j esp re que votre b n diction m accompagne toujours. Que ce modeste travail soit l exaucement de vos v ux tant formul s, le fruit de vos innombrables sacrifices, bien que je ne vous en acquitterai jamais assez.

2 A celui qui a su m aimer et me supporter, mon tr s cher mari Faycel en t moignage de son amour et de son affection. Que dieu r unisse nos chemins pour un long commun serein et que ce travail soit t moignage de ma reconnaissance et de mon amour sinc re et fid le. A mes enfants Adam, Anas et Emna. A tous les membres de ma famille et sp cialement mes deux s urs Olfa et Wafa. Veuillez trouver dans ce modeste travail l expression de mon affection. A mes encadreurs Mr Ezzedine Ben Braiek et Mr Mouhamed Ben Chaab ne qui m ont toujours encourag et soutenu tout au long de cette p riode de stage et qui m ont redonn la force de continuer. Permettez-moi de vous exprimer mon admiration pour vos qualit s humaines et professionnelles. Veuillez trouver ici l expression de mon estime et de ma haute consid ration. Houda HOUDA TOUNSI Page 3 Remerciement Je voudrais remercier mon encadreur Monsieur Mouhamed Ben Chaabene tout d abord de m avoir propos ce sujet, de m avoir aid , encadr tout au long du projet et pour son soutien et ses recommandations judicieuses.

3 Aussi, ce travail ne serait pas aussi riche et n aurait pas pu voir le jour sans l aide et l encadrement de Mr Ezzedine Ben Braiek, je le remercie pour la qualit de son encadrement exceptionnel, pour sa patience et sa disponibilit durant ma pr paration de ce m moire. Je remercie toute personne ayant contribu de pr s ou de loin dans le bon d roulement du projet. Nous exprimons aussi notre reconnaissance nos enseignants de l universit virtuelle de Tunis qui ont si bien men leur noble m tier d enseignement. Nous les remercions non seulement pour le savoir qu ils nous ont transmis, mais aussi pour la fiert et l ambition que leurs personnes nous aspirent. Nous remercions galement tous les membres du jury d avoir accept d assister la pr sentation de ce travail. HOUDA TOUNSI Page 4 R sum : Les r seaux de t l communications ont pris de plus en plus d importance dans notre soci t.

4 Pour satisfaire au mieux les besoins et les int r ts des clients, les op rateurs doivent pouvoir offrir, au meilleur prix, des services d excellente qualit . C est dans ce cadre que s inscrit le probl me de planification des r seaux qui consiste optimiser les co ts engendr s par l installation et l utilisation du syst me. Une planification bien effectu e a pour effet de r duire le temps de mise en march , le co t des d penses d investissement ainsi que le co t des d penses op rationnelles [w1]. Dans le cadre de ce projet de fin d tudes, labor L UVT et parrain par Tunisie Telecom afin d obtenir le dipl me de Mast re professionnel en Nouvelles Technologies des T l communications et R seaux, nous proposons de r aliser un outil de planification et dimensionnement de la couverture radio du r seau 4G selon les diff rents mod les de propagation les plus utilis s tout en choisissant le mod le le plus appropri en terme de fiabilit et d conomie.

5 D o l Optimisation de la couverture radio du r seau ainsi que l Optimisation des co ts d investissement de la mise en place et cela bien s r en respectant des contraintes reli es la qualit de service n cessaire. Ce projet regroupe donc les modules suivants: Etude th orique des diff rentes g n rations des r seaux cellulaires d ploy es en Tunisie. Etude des diff rents mod les de propagation appliqu s pour la planification afin de pouvoir dimensionner la zone tudier. Une tude conceptuelle de l'outil de planification compos e de diagrammes d'activit , de diagramme de classe et de diagrammes de s quence. La r alisation qui nous m nera au choix du mod le de propagation le plus appropri c'est dire qui permet l'op rateur d'implanter le r seau 4G avec un minimum de co t tout en conservant une bonne qualit de services. Mots cl s: mod le de propagation, 3G, 4G, EnodeB, planification, bilan de liaison.

6 HOUDA TOUNSI Page 5 Sommaire Sommaire D dicace .. 2 Remerciement .. 3 R sum : .. 4 Sommaire .. 5 Liste des acronymes .. 9 LISTE DES FIGURES .. 13 LISTE DES TABLEAUX .. 15 INTRODUCTION GENERALE .. 16 Chapitre I .. 19 Cadre du 19 Introduction: .. 19 I. Cadre du projet: .. 19 II. Pr sentation de l'entreprise d'accueil: .. 19 1. Les exploits et les objectifs de l'entreprise: .. 19 2. Organisation fonctionnelle: .. 21 3. Direction d'affectation de stage: .. 22 III. Contexte du projet: .. 22 1. Probl matique : .. 22 2. Solutions propos es: .. 23 Conclusion: .. 23 Chapitre II .. 24 Evolutions des Technologies mobile et critique de l'existant .. 24 Introduction: .. 24 I. Le concept cellulaire: .. 24 II. Evolution de la 1G la 3 G: .. 26 1. La premi re g n ration des r seaux mobiles: .. 26 2. Les r seaux mobiles de deuxi me g n ration: .. 27 3. La troisi me g n ration des r seaux mobiles: umts .. 29 HOUDA TOUNSI Page 6 architecture de l' umts .

7 29 L'UE (unit equipement): .. 30 R seau d'acc s Utran: Universal Terrestrial radio Access Network .. 30 R seau c ur: Core Network (CN): .. 32 III. L' volution du r seau 3G vers le 4G .. 33 1. Release 4: .. 35 2. L' volution HSPA (High Speed Packet Access):.. 36 3. L' volution HSPA+ (High Speed Packet Access+) : release 7 et release 8 .. 39 4. La quatri me g n ration et son utilit : .. 40 Objectifs de la LTE: .. 41 Les caract ristiques LTE .. 41 Allocation de spectre pour la LTE: .. 42 architecture du r seau 4G/LTE: .. 45 Technologies employ es dans le r seau 4G: .. 51 La modulation: .. 51 Techniques d acc s: .. 52 Structure de la trame LTE: .. 55 Blocks de 56 Technique MIMO : .. 57 Services associ s au LTE .. 58 Le contr le de la qualit de service: .. 59 IV. 4G Advanced: Evolution vers LTE Rel-10: .. 60 V. Cinqui me g n ration: 5G .. 62 Conclusion: .. 66 Chapitre III .. 67 Dimensionnement du r seau d'acc s 4G.

8 67 Introduction: .. 67 I. Le processus de dimensionnement: .. 67 II. Dimensionnement de couverture : .. 68 1. Bilan de liaison: .. 69 2. Param tres du bilan de liaison .. 71 3. Calcul du bilan de liaison pour les liens montant et descendant: .. 74 4. Mod les de propagation RF: .. 76 a. Propagation en espace libre (Free Space): .. 77 HOUDA TOUNSI Page 7 b. Le mod le Okumura-Hata: .. 78 c. Le mod le cost231-Hata:.. 79 d. Le mod le Walfish-Ikegami: .. 79 e. Le mod le ErceigGreenstein: .. 80 5. Calcul du nombre de sites en se basant sur le bilan de liaison: .. 82 6. Dimensionnement des interfaces S1 et X2: .. 83 a. Interface X2 .. 83 b. Interface S1: .. 83 Conclusion: .. 83 Chapitre IV .. 84 SPECIFICATION DES BESOINS ET CONCEPTION .. 84 Introduction: .. 84 I. Sp cification des besoins: .. 84 1. Param tres d entr e .. 84 2. Param tres de sortie .. 85 3. Identification des acteurs: .. 85 4. Besoins fonctionnels.

9 85 5. Besoins non fonctionnels: .. 86 6. Besoins architecturaux: .. 86 II. Les diagrammes des cas d'utilisations: .. 87 1. Diagrammes de cas d'utilisations global: .. 87 Description du sc nario: .. 88 2. Diagrammes de cas d'utilisations calcul du Path Loss: .. 88 Description du sc nario: .. 89 3. Diagrammes de cas d'utilisations choix et param trage de mod le de propagation: .. 90 Description du sc nario: .. 90 III. Diagramme de classe: .. 91 IV. Diagramme de s quence: .. 93 1. Diagramme de s quence Calcul Bilan de Liaison: .. 93 2. Diagramme de s quence param trage du mod le de propagation COST231-Hata .. 95 3. Diagramme de s quence Etude de cas: .. 95 Conclusion: .. 96 Chapitre V .. 97 REALISATION .. 97 HOUDA TOUNSI Page 8 Introduction: .. 97 I. Environnement de travail: .. 97 1. Environnement mat riel: .. 97 2. Environnement Logiciel: .. 97 a. PowerAMC: .. 97 b. Visual studio 2010 Professionnel: .. 98 c.

10 Le framework .NET: .. 98 II. Description du fonctionnement de l'application et de ses interfaces: .. 98 1. Authentification:.. 98 2. Bilan de liaison: .. 99 3. Zone d' tude: .. 102 4. Choix de Mod le de propagation: .. 103 5. Etude de cas: .. 114 6. Analyse des r sultats: .. 117 Conclusion: .. 118 CONCLUSION GENERALE .. 119 120 Webographie .. 121 HOUDA TOUNSI Page 9 Liste des acronymes A AMC: Adaptive Modulation and Coding B BER: Bit Error Rate BTS: Base station Transceiver System BSC: Base Station Controller C CDMA: Code Division Multiple Access CP: Pr fixe Cyclique E EPC: Evolved Packet Core E-UTRAN: Evolved umts Terrestrial radio Access Network F FDD: Frequency Division-Duplexing G GGSN: Gateway GPRS Support Node GPRS: General Packet radio Service H HSS: Home Subscriber Server HSPA: High Speed Packet Access I HOUDA TOUNSI Page 10 IM: Marge d interf rence IP: Internet Protocol IMS: IP Multimedia Subsystem L LTE:Long Term Evolution M MIMO: Multiple Input Multiple Output MME: Mobility Management Entity MSC: Mobile Switching Center MAPL: Maximum Allowable PathLoss N NGN: Next Generation Network O OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access OFDM: Orthogonal Frequency-Division Multiplexing P PGW.