!!!! Merci Qos Drive Test

Cycle de formation des ingénieurs en Télécommunications Option :

Réseaux et Services Mobiles

R a p p o r t d e Pr P r o j e t d e f i n d ’é ’é t u d e s Thème :

Conception et développement d’un outil d’aide à l’analyse des indicateurs qualité q ualité d’un réseau GPRS Réalisé par :

M’BARKI Rachid Encadrants :

M. Mohamed Ayadi (SUP’COM) M. Mohamed Cheikh (GET Wireless)

Travail proposé et réalisé en collaboration avec

Année universitaire : 2006/2007

Dédicaces

A mon cher Père Ramadhan A ma chère Mère Naoua A mes chers frères Ammar, Med Hedi, Med Habib et Khaled A mes chères sœurs Kalthoum, Salwa, Nour El Houda, Najoua et Soumaya A mes chers amis Makram, oncle Mohsen, Lazhar, Mohsen, Oussama, Nizar, Sassi, Hamza, Said, Sofien, Jamel… A tous ceux que j’aime et qui m’aiment, Je dédie ce travail.

Rachid

Remerciement

Je tiens tout d’abord à remercier Mr. Hatem Boulabiar, président directeur général de GET Wireless pour son chaleureux accueil au sein de sa société, pour ses qualités humaines et ses conseils.

J’adresse également mes sincères remerciements à Mr. Mohamed Cheikh, ingénieur radio à GET Wireless, qui n’a épargné aucun effort pour le bon déroulement d éroulement de ce travail, avec ses remarques et ses consignes qui m’ont été d’un grand apport.

J’insiste pour exprimer toute ma reconnaissance à Mr. Mohamed Ayadi, docteur en radio mobile à SUPCOM, pour son suivi, sa disponibilité et ses précieux conseils qu’il m’a prodigués le long de ce

projet.

Je tiens également à exprimer ma profonde gratitude à Mr. Oussama Alibi, directeur technique à GET Wireless pour son incontestable contribution à l’accomplissement de ce projet.

Je ne manque pas de remercier, avec beaucoup d’égard et de différence, tout l’équipe de GET Wireless : Elyes, Anis, Aymen, Walid, Sami…, qui m’ont toujours aidé et m’ont offert une agréable ambiance de travail.

Je

m’acquitte, enfin, volontiers d’un devoir de gratitude et de remerciements à tous mes

enseignants pour la qualité de l’enseignement qu’ils ont bien voulu me prodiguer durant mes études

afin de me fournir une formation efficiente. Et

nous espérons que que nôtres conduite et notre

apprentissage ont laissé une bonne impression impression de Sup’com et affirme affirme son image de marque. marque.

Avant Propos

Dans le cadre de ma formation d’ingénieur au sein de l’Ecole Supérieure des Communications de Tunis (SUPCOM), option « Réseaux et services mobiles », je suis mené à effectuer ce projet de fin d’études qui représente l’accomplissement de mon second cycle d’études supérieures dans le cadre de la préparation de diplôme d’Ingénieur en télécommunications. Ce projet a été effectué en collaboration entre GET Wireless et l’école supérieure des communications de Tunis. GET Wireless est une société à responsabilité limitée (S.A.R.L.) crée en 2001 spécialisée dans l’ingénierie des télécommunications et elle a comme co mme mission : #

Déploiement des réseaux cellulaires,

#

Mesure radio,

#

Optimisation des réseaux cellulaires,

#

Service à valeur ajouté (VAS).

Le projet que nous avons mené a pour but de concevoir et de développer un outil informatique qui permet d’automatiser la procédure d’analyse des indicateurs qualité de l’interface radio du réseau GSM/GPRS.

Cahier de Charge du Projet

1. Cadre du projet

Lors d’une mesure drive test, l’ingénieur radio est appelé à récupérer les mesures effectuées sur l’interface radio, les interpréter et les analyser. Ceci permet à l’ingénieur de constater l’état de la qualité du réseau GPRS et lui offre la possibilité de faire une étape d’analyse et d’optimisation de ce réseau. L’objet de ce projet de fin d’études est de concevoir et développer un outil d’aide à l’analyse des indicateurs qualité d’un réseau GPRS.

2. Travail demandé

Il s’agit de concevoir et de développer un outil qui consiste à automatiser la procédure d’analyse des indicateurs QoS d’un réseau GPRS. Le travail demandé est de lire, traiter, étudier statistiquement et analyser les données récupérer à partir d’un fichier de mesure de format standard obtenu suite à une mesure drive test du réseau GPRS.

3. Plan de travail

1. Etude bibliographique sur l’interface radio, l’architecture et les fonctionnalités du réseau GSM/GPRS. 2. Etude sur la qualité de service dans le réseau GSM/GPRS en spécifiant : #

Les techniques de Drive test et les critères d'évaluation de la qualité de service,

#

Les techniques de supervision de la QoS,

#

Les indicateurs de clés de performances p erformances (KPI) d’un réseau GSM/GPRS.

3. Spécification des besoins fonctionnels de l’outil

4. Conception de l’outil avec UML (outil de conception Rational Rose). 5. Développement de l’outil en C++ (Outil de programmation Visual .net). 6. Test et validation de l’outil. Mots clés : GSM, GPRS, QoS, drive test, indicateurs, développement C++.

Tables Des Matières

Liste Des Figures

_________________________________ ___________________________________________________ ___________________________ _________ ix

__________________________________________________ ___________________________ _________ xii Liste Des Tableaux ________________________________ Introduction générale

_________________________________ ___________________________________________________ ________________________ ______ 1

Chapitre I : Introduction au réseau GPRS

__________________________________ ________________________________________ ______ 3

Introduction Introduction _________________________________ __________________________________________________ _________________________________ ________________ 3 I.1. Rappels sur le réseau GSM (Global System for Mobile communications) co mmunications) _______________ _____________ __ 3 I.2. Le Le réseau réseau GPRS (General Packet Radio Service) ____________________ __________ ____________________ _____________ ___ 5 I.2.1. Concepts de base du GPRS (General Packet Radio Service) ___________________ _________ _____________ ___ 5 I.2.2. Fonctionnalités et services du réseau GPRS ___________________________________ 6 I.2.3. Architecture de réseau GPRS ______________________________________________ 7 I.2.3.1. Le terminal mobile ___________________________________________________ 8 I.2.3.2. Le sous système radio BSS_______________ BSS_______________________________ ______________________________ ______________ 9 I.2.3.3. Le sous système système réseau NSS ___________________ __________ ___________________ ___________________ _____________ ____ 10 I.2.3.4. Les interfaces du réseau GSM/GPRS ____________________________________ 11 I.2.3.5. Architecture en couche de réseau GPRS __________________ _________ ___________________ _______________ _____ 12 I.2.4. L’interface radio de réseau GPRS __________________________________________ 16 I.2.4.1. Les canaux dans le réseau GPRS _______________________________________ 16 I.2.4.2. Schémas de codage canal _____________________________________________ 18 I.2.4.3. La gestion de l’itinérance _____________________________________________ 19 Conclusion Conclusion ____________________________________ ____________________________________________________ ______________________________ ______________ 23 Chapitre II : Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS

_________________________ _________________________ 24

Introduction Introduction _________________________________ __________________________________________________ ________________________________ _______________ 24 vi

II.1. Gestion de la qualité de service dans les réseaux cellulaires ______________ ____ ____________________ __________ 24 II.1.1. Définition et intérêt de la qualité de service ____________________ __________ ____________________ _____________ ___ 24 II.1.2. Critères d’évaluation d’évaluation de la qualité de service ___________________ _________ ____________________ _____________ ___ 25 II.2. Qualité de service dans le réseau réseau GSM ______________________ __________ ______________________ __________________ ________ 26 II.2.1. Mesures de la QoS dans le réseau GSM ___________________ _________ ____________________ _________________ _______ 26 II.2.2. Indicateurs qualité du réseau GSM ________________________________________ 28 II.3. Qualité de service dans dan s le réseau GPRS _____________________ __________ ______________________ ___________________ ________ 32 II.3.1. Classe de qualité de service QoS __________________________________________ 32 II.3.1.1. Précédence ___________ __ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ _______________ ______ 33 II.3.1.2. Classe de fiabilité __________________________________________________ 33 II.3.1.3. Classe de délai ou de retard __________________ ________ ___________________ ___________________ ________________ ______ 34 II.3.1.4. Classe de débit __________________ ________ ___________________ __________________ ___________________ ________________ ______ 35 II.3.2. Supervision de la qualité de service ________________________________________ 36 II.3.2.1. Mesures Drive test GPRS ____________________________________________ 37 II.3.2.2. KPI GPRS ________________________________________________________ 40 II.3.3. Paramètres radio ___________________ _________ ___________________ __________________ __________________ _________________ ________ 41 Conclusion Conclusion ____________________________________ ____________________________________________________ ______________________________ ______________ 43 Chapitre III : Spécification des besoins et Conception de l’outil

______________________ ______________________ 44

Introduction Introduction _________________________________ __________________________________________________ ________________________________ _______________ 44 III.1. Spécification des besoins ____________________ __________ ____________________ ____________________ ____________________ __________ 44 III.1.1. Statistiques de couverture _____________________ __________ _____________________ ____________________ ________________ ______ 45 III.1.2. Statistiques de qualité __________________________________________________ 45 III.1.3. Statistiques du rapport C/I ______________________________________________ 46 III.1.4. Statistiques d’interférence ____________________ __________ ___________________ ____________________ _________________ ______ 46 III.1.5. Statistiques des schémas de codage CS ____________________________________ 47 III.1.6. Statistiques des débits de transmission des données _______________________ __________ _________________ ____ 47 III.1.7. Statistiques Statistiques sur les erreurs de transmission transmission _____________________ ___________ ____________________ ____________ __ 49 III.1.8. Statistiques des canaux PDCHs __________________________________________ 49 III.1.9. Statistiques liées aux états de session ____________________ _________ _____________________ __________________ ________ 49 vii

III.1.10. Statistiques liées aux services GPRS _____________________________________ 50 III.2. Conception de l’outil________________ l’outil_______________________________ _______________________________ _______________________ _______ 52 III.2.1. Diagramme de cas d’utilisation __________________________________________ 53 III.2.2. Diagramme de classes classes ___________________ __________ ___________________ ____________________ ____________________ __________ 54 III.2.3. Diagramme Diagramme de séquence et de collaboration ___________________ _________ _____________________ _____________ __ 57 Conclusion Conclusion ____________________________________ ____________________________________________________ ______________________________ ______________ 59 Chapitre IV : Développement et test de l’outil

__________________________________ ____________________________________ __ 60

Introduction Introduction _________________________________ __________________________________________________ ________________________________ _______________ 60 IV.1. L’environnement informatique de développement _______________________________ 60 IV.2. Développement de l’outil __________________________________________________ 61 IV.2.1. Interface d'accueil __________________ _________ __________________ ___________________ ___________________ _______________ ______ 62 IV.2.2. Etude de cas réels _____________________________________________________ 63 IV.2.2.1. Analyse de couverture ______________________________________________ 63 IV.2.2.2. Analyse de qualité de signal __________________ _________ ___________________ ___________________ _____________ ____ 64 IV.2.2.3. Analyse d’interférence ______________________________________________ 65 IV.2.2.4. Analyse de schéma de codage ________________________________________ 67 IV.2.2.5. Analyse de débit __________________ ________ ___________________ ___________________ ___________________ _____________ ____ 69 IV.2.2.6. Analyse des erreurs de transmission ___________________________________ 72 IV.2.2.7. Analyse des canaux PDCH __________________________________________ 75 IV.2.2.8. Autre Analyses ___________________ __________ __________________ ___________________ ___________________ _____________ ____ 79 Conclusion Conclusion ____________________________________ ____________________________________________________ ______________________________ ______________ 82 ______________________________________________ ___________ 83 Conclusion générale & perspective ___________________________________ Annexe

__________________________________ ____________________________________________________ __________________________________ ________________ 85

Bibliographie

___________________________________ ____________________________________________________ ____________________________ ___________ 89

viii

Liste Des Figures

Figure I.1 : Architecture type d’un transfert de données en GSM ___________________ _________ _______________ _____ 3 Figure I.2 : Caractéristique d’une session Web _______________________________________ 5 Figure I.3 : Architecture d’un réseau GPRS ___________________ __________ __________________ ___________________ _____________ ___ 8 Figure I.4 : Plan Plan d’échange de données entre le réseau fédérateur GPRS et la MS __________ 12 Figure I.5 : Plan d’échange de signalisation entre le réseau fédérateur GPRS et la MS _______ 15 Figure I.6 : Structure de la multitrame GPRS _______________________________________ 16 Figure I.7 : GPRS Attach _______________________________________________________ 20 Figure I.8 : Les états de mobilité en GPRS _________________________________________ 21 Figure I.9 : Activation d’un contexte PDP à l’initiative du mobile _______________________ 23 Figure II.1 : Chaine de mesure Drive Test __________________________________________ 28 Figure II.2 : Processus d’analyse _________________________________________________ 43 Figure III.1 : Diagramme de cas d’utilisation de l’outil ___________________ _________ ____________________ _____________ ___ 53 Figure III.2 : Diagramme de classe de l’outil________________________________________ 55 Figure III.3 : Diagramme de séquence de l’outil : Analyse des mesures ___________________ 57 Figure III.4 : Diagramme Diagramme de séquence de l’outil : Analyse Analyse de l’interférence _______________ _________ ______ 58 Figure III.5 : Diagramme de séquence de l’outil : Estimation des débits et BLER GPRS______ 58 Figure III.6 : Diagramme de séquence de l’outil : Analyse des connexions GPRS___________59 Figure IV.1 : Interface principale de Visual .net _____________________________________ 60 Figure IV.2 : Schéma synoptique de l’outil _________________________________________ 61 Figure IV.3 : Fichier de mesure __________________________________________________ 61 ix

Figure IV.4 : Interface d'accueil de l’outil _____________________ __________ ______________________ ____________________ _________ 62 Figure IV.5 : Etude de la couverture ______________________________________________ 63 Figure IV.6 : Histogramme de couverture __________________________________________ 64 Figure IV.7 : Etude de la couverture ______________________________________________ 64 Figure IV.8 : Histogramme Histogramme de qualité de signal ___________________ __________ __________________ __________________ _________ 65 Figure IV.9 : Etude de l’interférence ______________________________________________ 66 Figure IV.10 : Histogramme d’interférence _________________________________________ 66 Figure IV.11 : Etude du rapport C/I _______________________________________________ 67 Figure IV.12 : Histogramme du rapport C/I _________________________________________ 67 Figure IV.13 : Etude des schémas de codage ________________________________________ 68 Figure IV.14 : Histogramme des schémas de codage codag e en UL et DL _________________ _______ ________________ ______ 68 Figure IV.15 : Etude de débit LLC en UL et DL _____________________________________ 69 Figure IV.16 : Histogramme de débit LLC en UL et DL ___________________ _________ ___________________ ____________ ___ 70 Figure IV.17 : Etude de débit RLC/MAC en UL et DL ___________________ _________ ___________________ _____________ ____ 71 Figure IV.18 : Histogramme Histogramme de débit RLC/MAC en UL et DL _____________________ __________ _______________ ____ 71 Figure IV.19 : Débit GPRS moyen en UL et DL _____________________________________ 72 Figure IV.20 : Etude de BLER LLC en UL et DL ____________________________________ 73 Figure IV.21 : Histogramme de BLER LLC en UL et DL ____________________ __________ ____________________ __________ 73 Figure IV.22 : Etude de BLER RLC/MAC en UL et DL________________ DL_______________________________ _______________ 74 Figure IV.23 : Histogramme Histogramme de BLER RLC/MAC en UL et DL ____________________ __________ ______________ ____ 75 Figure IV.24 : Statistique Statistique de BLER moyen en UL et DL ___________________ __________ ___________________ ____________ 75 Figure IV.25 : Taux d’utilisation d’utilisation des canaux PDCH en UL et DL ___________________ _________ ______________ ____ 76 Figure IV.26 : Etude des autres statistiques _________________________________________ 76 Figure IV.27 : Pourcentage d’utilisation des TS en UL et DL ___________________________ 77 Figure IV.28 : Type des blocs RLC/MAC pour 1 et 2 TS alloués en DL __________________ _________ _________ 77 x

Figure IV.29 : Type des blocs RLC/MAC pour 3 et 4 TS alloués en DL __________________ _________ _________ 78 Figure IV.30 : Type des blocs RLC/MAC pour 1 seul TS alloué en UL ___________________ 78 Figure IV.31 : Histogramme de Taux d’attachement au réseau GPRS ____________________ __________ __________ 79 Figure IV.32 : Histogramme Histogramme de taux d’activation de contexte PDP ___________________ _________ _____________ ___ 79 Figure IV.33 : Histogramme Histogramme de taux de mise à jour jour de localisation ____________________ __________ ____________ __ 80 Figure IV.34 : Histogramme du GRR state _________________________________________ 80 Figure IV.35 : Histogramme des états états de session session ___________________ __________ __________________ _________________ ________ 81 Figure IV.36 : Histogramme d’activité d’ac tivité TBF en UL et DL _____________________ __________ ____________________ _________ 81

xi

Liste Des Tableaux

Tableau I.1 : Débit par TS par CS ___________________________ _________________________________________________ ______________________19 19 Tableau II.1 : Principaux indicateurs de qualité de service ____________________________ ______________________________ __25 25 Tableau II.2 : Exemple de convention de niveau niveau de champ ___________________________ _____________________________ __28 28 Tableau II.3 : Correspondance entre RxQual et BER ____________________________ __________________________________ ______29 29 Tableau II.4 : Exemple de convention de Rxqual _________________________ _____________________________________ ____________29 29 Tableau II.5 : Correspondance entre FER et RXQUAL __________________________ ________________________________ ______30 30 Tableau II.6 : Hypothèses de QoS pour pou r GSM (valeurs typiques) _________________________ _________________________32 32 Tableau II.7 : Classes de priorités ___________________________ _________________________________________________ ______________________33 33 Tableau II.8 : Classes de fiabilité ___________________________ _________________________________________________ ______________________34 34 Tableau II.9 : Classes de délai __________________________ ____________________________________________________ __________________________34 34 Tableau II.10 : Classes de débit pic. _________________________ _______________________________________________ ______________________35 35 Tableau II.11 : Classes de débit moyen. __________________________ ____________________________________________ __________________36 36 Tableau III.1 : Seuils de couverture _________________________ _______________________________________________ ______________________45 45 Tableau III.2 : Seuils de qualité radio ____________________________ ______________________________________________ __________________46 46 Tableau III.3 : Seuils C/I __________________________ ______________________________________________________ ______________________________ __46 46 Tableau III.4 : Seuils de débit de transfert _____________________________ __________________________________________ _____________48 48 Tableau III.5 : Seuils BLER ___________________________ _____________________________________________________ __________________________49 49

xii

Introduction générale

Introduction générale Les évolutions technologiques dans le monde ne cessent de s’accentuer à haute cadence, notamment pour les systèmes de télécommunications mobiles. Durant ces dernières années, les réseaux radio mobiles ont eu une expansion sans précédent en termes de capacité et en nombre d’abonnés. La norme GSM, Global System for Mobile communication, représente de nos jours le système de télécommunications mobile le plus étendu et le plus répandu à travers le monde. Initialement, le système GSM a été conçu pour offrir principalement un service de téléphonie orienté circuit et permet aussi le transfert des données à un débit limité de 9,6 kbit/s. Puisque les nouvelles tendances sont axées sur les nouveaux services, nous citons la transmission de données et les réseaux à haut débit, lesquels ont nécessité l’évolution de ce système pour qu’il supporte le HSCSD, High Speed Circuit Switched Data, fondé sur la commutation de circuit puis le GPRS, General Packet Radio Service, fondé sur la commutation de paquets. L’expérience a montré l’échec du mécanisme HSCSD pour sa consommation énorme de ressources, et a retenu le mécanisme GPRS vu ses performances notables. Selon cette stratégie les opérateurs ont adopté en perspective proche de la norme GPRS. Le réseau GPRS vient donc se greffer sur le réseau GSM avec lequel il partage les ressources. Il fournit des services orientés paquets pour transmettre des données sur l'interface radio avec un débit utilisateur nettement supérieur à celui offert par le réseau GSM. Ce type de réseau supporte plusieurs trafics non homogènes et satisfait plusieurs contraintes de qualité de service. Cette dernière représentait le souci de tout opérateur. C'est dans ce contexte que porte notre projet intitulé "Conception et développement d’un outil d’aide à l’analyse des indicateurs qualité d’un réseau GPRS" dans lequel nous tenons à étudier les performances du réseau GPRS. Cela a nécessité des fichiers recueillis sur l'interface radio, qui constitue l'élément fondamental pour laquelle la qualité de service sera évaluée, à l'aide de mesures drive-test et des indicateurs de performances (KPI) qui seront calculés à partir des indicateurs GPRS. L’analyse des fichiers de mesure permet d’apporter d’énormes informations quant au fonctionnement du réseau et de ses performances. Aussi, les KPI présentent une gamme d’indicateurs qui couvrent différents aspects de performances du réseau en matière de trafic, de M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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Introduction générale

coupure, d’interférence. Toutefois, les indicateurs KPI et les mesures terrains sont complémentaires pour évaluer la qualité de service du réseau permettant entre autres une analyse détaillée, variée et causale des principaux phénomènes et problèmes rencontrés dans le réseau GPRS. Dans le présent document, nous nous sommes particulièrement intéressés à donner dans un premier chapitre un aperçu sur la norme GSM/GPRS. En fait, nous avons présenté l’architecture du réseau GSM/GPRS en termes de sous systèmes radio et réseau. De plus, nous avons exposé certains principes de base et fonctionnalités de ce réseau. Dans le deuxième chapitre, nous tenons à étudier la qualité de service, en particulier, dans la norme GPRS. Cette notion a été illustrée par l’exposition des indicateurs de qualité de service (drive test), des paramètres GPRS et des seuils de qualité de service GPRS. Dans le troisième chapitre, nous décrivons les spécifications des besoins fonctionnels de l’outil ainsi que sa conception détaillée. Et finalement, nous passons au développement de l'application et ceci en introduisant en première partie l'environnement de développement, qui sera au biais de l’environnement Visual .net, et en deuxième partie nous donnons quelques résultats des statistiques effectués sur des mesures.

M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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Chapitre I, Introduction au réseau GPRS

Chapitre I : Introduction au réseau GPRS Introduction

Ce chapitre met l’accent sur le fonctionnement du réseau GPRS en insistant sur les techniques employées sur la voie radio. Nous présenterons tout d'abord quelques concepts utiles d'un réseau GSM classique pour introduire par la suite celle d'un réseau GPRS. I.1. Rappels sur le réseau GSM (Global System for Mobile communications)

Le réseau GSM est le premier réseau de radiotéléphonie cellulaire numérique défini par la norme européenne ETSI. Il est conçu essentiellement pour la transmission vocale, en mode circuit, que se soit entre les abonnés mobiles ou entre les abonnés mobiles et les abonnés du réseau téléphonique commuté publique (RTCP ou PSTN). À l’instar des codecs qui transforment le signal de parole en un train de bits, le GSM a normalisé dès ses premières phases de développement des d es interfaces pour les données.

Figure I.1 : Architecture type d’un transfert de données en GSM [6]

Pour fiabiliser la connexion de données, un protocole de reprise sur erreur, RLP (Radio Link Protocol) est mis en œuvre entre le TAF et l’IWF (Voir figure I.1) et est fondé sur le principe du selective repeat ARQ (Automatic Repeat reQuest) qui ne retransmet que les paquets erronés qui sont vérifiés par le CRC (Cyclic Redundancy Check). Il existe toutefois un mode M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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transparent, qui n’utilise pas ce protocole et dans ce cas, il revient aux couches supérieures de fiabiliser le lien, si nécessaire, au moyen de TCP, par exemple. En mode transparent, le bloc élémentaire d’information contient 192 bits/20 ms, soit 9.6 Kbit/s. En mode non transparent, c’est-à-dire lorsque le protocole RLP est utilisé, le bloc élémentaire d’information contient 200 bits et s’il n’y avait aucune retransmission, le débit vu par l’utilisateur serait de 200 bits/20 ms, soit 10 Kbit/s mais en réalité, les retransmissions font baisser ce débit à 9.6 Kbits/s. Lorsque le canal de propagation est favorable, bon rapport signal sur bruit et mobilité restreinte par exemple, le GSM peut offrir un débit supérieur qui est égal à 14.4 Kbits/s par TS. En générale, le réseau GSM est capable de véhiculer des données avec un débit de 9,6 kbps, ce débit est suffisant que pour les petits échanges de données (SMS) mais cela va se révéler vraiment lent pour les applications à venir (internet, vidéo...). Ceci essentiellement à cause des défauts principaux suivants : 

L’usage des ressources radio n’est pas optimal : Un circuit est réservé dans chaque sens alors qu’en général, un seul sens est utilisé à un moment donné ainsi que les ressources réservées en générale ne sont pas utilisées pleinement tout au long de la connexion,



Interconnexion complexe avec les réseaux paquets (Internet),



Facturation selon le temps de connexion et non pas en fonction fonction du volume de données transférées.

Quelques améliorations ont été faites à la norme GSM pour augmenter ce débit, ce qui entraîne l’évolution du GSM vers le HSCSD (High Speed Circuit Switched Data). Le HSCSD assure une transmission multi slot en mode circuit qui consiste à allouer au mobile plusieurs slot sur la même TDMA avec une mise à jour de MSC (fonction de réassemblage…) ce qui permet d'atteindre un débit plus élevé que le réseau GSM. En revanche, le réseau HSCSD assure une allocation symétrique des ressources radio pour un trafic non symétrique (ex. trafic www, email, FTP…), il entraîne en plus, une congestion rapide de réseau avec une augmentation de la probabilité probabilité de blocage et une inefficacité d’utilisation des ressources radio. Pour cette raison, le réseau HSCSD a été abandonné par les opérateurs. En résumé, il est difficile d'avoir une connexion rapide et fiable sur le réseau GSM traditionnel mode circuit. C'est tout l'intérêt de l'apparition de la technique GPRS que nous étudierons en détails dans la suite de ce chapitre. M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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Idéalement, GPRS se positionne comme un système et un standard de transition entre le GSM et l’UMTS, dans sa faculté à permettre des communications en mode paquet avec les communications circuit du GSM. I.2. Le réseau GPRS (General Packet Radio Service) I.2.1. Concepts de base du GPRS (General Packet Radio Service)

Le GPRS est l’initiative européenne au sein de l’ETSI (Europeen Telecommunication Standard Institue) qui met en charge l’introduction des services multimédias dans le domaine des mobiles. L’objectif est d’assurer une transmission de données en mode paquets sur le réseau GSM afin d’atteindre dans un premier temps des débits maximal théorique th éorique respectables de l’ordre de 172 kbps pour atteindre à long terme des débits de 384 kbps avec le EGPRS (Enhanced GPRS). Par conséquent, la répartition des données est effectuée à travers des adresses dans les entêtes de chaque paquet (adresse destination et adresse origine). En plus, le GPRS offre deux modes de communication, un mode transparent qui permet au réseau GPRS d’intégrer un fournisseur d'accès Internet ISP interne (Internet Service Provider) et à l’utilisateur d’accéder aux services internent sans préciser d’adresses ISP et un mode non transparent qui offre à l’utilisateur plusieurs choix ISP pour accéder à Internet. Il s’inspire des usages devenus courants d’Internet : lors de la consultation de pages Web, une session peut durer plusieurs dizaines de minutes alors que les données ne sont réellement transmises que pendant quelques secondes, lors du téléchargement des pages. Le trafic de données GPRS engendré est donc très sporadique ou irrégulier (Voir figure I.2), contrairement à celui de la voix.

Figure I.2 : Caractéristique d’une session Web [6]


5


Pour l'usager, il a l'illusion d'une connexion permanente avec le serveur. Du point de vue de l'opérateur, pendant que l'utilisateur lit la page rapatriée, la tranche de temps libérée est utilisable par un autre terminal. Par conséquent, il faut définir les règles de partage des ressources entre les mobiles. Pour la voie montante la norme propose deux mécanismes de partage l’un dynamique et l’autre statique, par contre pour la voie descendante, les blocs de données sont transmis par le réseau et il n’y a aucun risque de collision grâce aux adressages. En plus, le réseau GPRS associe à chaque salve de données un TBF (Temporary Block Flow), qui représente un flux de données unidirectionnel entre la station mobile et le réseau concerné. Une transmission de données se fait donc en trois temps, établissement d’un TBF, transfert de données et fermeture du TBF. Pour identifier les TBF, le réseau leur associe des TFI (Temporary Flow Identity), chacun peut être considéré comme un identifiant temporaire d’un mobile, même s’il est possible d’avoir plusieurs TFI par mobile puisque ce dernier peut avoir plusieurs TBF ouverts simultanément. En GPRS, la clé de l’allocation dynamique des ressources réside dans les USF (Uplink Status Flag), qui permettent de partager un même canal physique PDCH en lien montant entre plusieurs utilisateurs (au maximum 7), puisque l’USF est codée sur 3 bits, une valeur étant réservée au canal PRACH. I.2.2. Fonctionnalités et services du réseau GPRS

Le GPRS assure six types de fonctions [9] : 9

Le contrôle d’accès au réseau GPRS : enregistrement de l’utilisateur (HLR), authentification et autorisation d’accès (MS, SGSN et HLR), contrôle d’admission (MS, BSS et SGSN), filtrage de message (GGSN), adaptation de terminal paquet (MS), récupération des données de taxation (SGSN et GGSN),

9

Le routage et le transfert des paquets de données : encapsulation (MS, SGSN et GGSN), tunneling (SGSN et GGSN), compression (MS et SGSN), chiffrement (MS, SGSN et HLR), mise en correspondance et traduction d’adresse ((MS, SGSN et GGSN),

9

La gestion de la mobilité : même que dans le GSM (paging, LU,…),

9

La gestion du lien logique entre le terminal mobile et le réseau : établissement de lien logique interne (MS et SGSN), maintenance de lien logique interne (MS et SGSN), libération de lien logique (MS et SGSN),…


6

Chapitre I, Introduction au réseau GPRS 9

La gestion des ressources radio : gestion de l’interface Um (MS et BSS), sélection de cellules (MS et BSS), gestion de chemin (BSS et SGSN),…..

9

La gestion du réseau : fonction d’opération et de maintenance liées au GPRS. En terme de service, le GPRS offre la possibilité de faire du point à point (PTP, Point-To-

Point) en mode avec connexion (X25) comme en mode sans connexion (Internet) et du point à multipoint (PTM). Ce dernier peut être de type broadcast c'est-à-dire le service est distribué aux utilisateurs d’une même zone de couverture, ou multicast qui est semblable au multicast des réseaux IP, pour lequel le service est distribué aux utilisateurs d’un groupe, quelle que soit leur position géographique. Le réseau GPRS n'apporte pas à vrai dire de nouveaux services à l'utilisateur, puisque le transfert de données est déjà disponible au moyen d'un terminal à la norme GSM. Ce que GPRS apporte, c'est une augmentation des débits et une plus grande souplesse d'utilisation afin d’envisager des applications telles que la consultation du Web, le transfert de fichier par FTP (File Transfert Protocol), la transmission de vidéo compressée, etc. En fait, le GPRS hérite des avantages de la commutation des paquets qui est particulièrement adaptée aux applications générant un trafic sporadique et permet : 

Une exploitation optimale des ressources grâce à une allocation asymétrique de canal,



Un accès simplifié aux réseaux paquet (IP),



Un temps d’accès réduits de l’ordre d’une seconde pour commencer un transfert de données,



Une facturation en fonction du volume des données,



Un classement de la qualité de service selon les profils utilisateurs.

I.2.3. Architecture de réseau GPRS

Le GPRS ne constitue pas à lui tout seul un réseau mobile à part entière, mais une couche supplémentaire rajoutée à un réseau GSM existant. Il peut donc être installé sans aucune licence supplémentaire. Ceci signifie que tous les opérateurs qui disposent d'une licence GSM peuvent faire évoluer leur réseau vers le GPRS. La mise en place du service GPRS sur le réseau GSM actuel nécessite le rajout à l'architecture envisagée des nouvelles entités dédiées à l'acheminement des paquets. Les entités propres au réseau GPRS vont du terminal mobile compatible GPRS puis


7


la fonction CCU et PCU au niveau du BSS jusqu’aux éléments du réseau cœur le SGSN et le GGSN (Voir figure I.3).

Figure I.3 : Architecture d’un réseau GPRS [6]

I.2.3.1. Le terminal mobile

Un mobile GPRS peut être identifié par trois critères qui sont la classe et le type du mobile ainsi que la classe multi slot des terminaux GPRS [1]. 

Classe de mobiles 

: Trois types de station mobiles sont définis :

Classe A : Le mobile est attaché au GSM (IMSI attach) et au GPRS (GPRS attach) en même temps il est connecté sur ces deux réseaux simultanément.


8

Chapitre I, Introduction au réseau GPRS 

Classe B : Le mobile est attaché au GSM et au GPRS en même temps mais il est connecté sur ces deux réseaux de façon exclusive (en veille, le mobile fonctionne en bimode). Lors d’un appel téléphonique, la connexion GPRS passe à l’état «Busy or Held ».



Classe C : Le mobile est attaché au réseau GSM ou au réseau GPRS mais pas les deux à la fois c’est-à-dire que le MS est activé sur le GSM ou sur le GPRS.



Type de mobile GPRS :

On trouve deux types de terminaux simplex et duplex : un premier

type simplex ne peut pas émettre et recevoir au même temps et un deuxième type duplex capable d’émettre et recevoir au même temps grâce à l’usage d’un duplexeur. 

Classes Multi slot des terminaux GPRS :

L'usage attendu du réseau GPRS est la possibilité

de consulter de manière interactive des serveurs. Cela nécessite un débit plus important sur la voie descendante que sur la voie montante. On parle alors de mobile multi slot. Le GPRS définit 29 classes multi slot qui assure un débit supérieur au débit maximal accessible par un seul time slot (21,4 kbps). Notons que la classe 10 avec 4TS Rx (Nombre maximal de PDCH allouables dans le sens descendant) et 2TS Tx (Nombre de PDCH allouables dans le sens montant) est la plus utilisée sur le marché actuellement. Par conséquent, la norme spécifie donc sur la voie descendante des contraintes égales ou plus importantes que sur la voie montante. On rencontre donc plus couramment des classes de type : «2+1», «3+1»ou «4+1». Pour un tel mobile 3+1 on dispose de 3 TS en Downlink et 1 TS en Uplink. I.2.3.2. Le sous système radio BSS

Dans cette section, nous allons essayer de détailler les diverses composantes qui relèvent de la partie radio [8]. a) Le module CCU (Channel Control Unit) :

Le CCU ou l’unité de contrôle canal est implanté

dans la BTS par l'adjonction d'un logiciel spécifique, qui peut être installé par téléchargement. Cette unité est responsable essentiellement de contrôle des paquets, codage canal (appliquer 4 types de codage canal), mesure radio (qualité, puissance, timing advance), l’inclusion du FEC (Forward Error Correction) et entrelacement. b) Le module PCU (Packet Controller Unit) :

Le PCU ou l’unité de contrôle de paquet

physiquement peut être intégré au BSC, installé à coté BSC ou bien a coté du TRC. La norme M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

9


prévoit la possibilité d’installer le PCU même au niveau des BTS. C’est le cœur de la transmission paquet dans le BSS. Elle assure la gestion des ressources radio affectées aux services GPRS GPRS (allocation de canal de données en UL et DL, PC, broadcast, gestion de congestion), le choix du type de codage selon la qualité du canal (adaptation de lien radio), la segmentation des PDU en blocs RLC dans le sens descendant, le réassemblage des PDU à partir des blocs RLC dans le sens montant et l’ordonnancement des transferts de données UL et DL. I.2.3.3. Le sous système réseau NSS

Ce sous système correspond à l’ensemble des équipements qui sont impliqués dans la gestion des ressources réseau. On note une mutation dans certains équipements et l’apparition d’autres [12]. D’une part, on note des éventuelles mises à jour au niveau des bases de données communes au GSM/GPRS (VLR, HLR) et d’autre part, le GPRS met en ouvre de nouvelles entités de type routeur intégrés au sous-système GSS (GPRS Sub-System) qui sont le SGSN et le GGSN.

a) Le nœud de service SGSN (Serving GPRS Support Node) :

Le SGSN est un routeur de type

IP dont les principales fonctions sont les suivantes : 9

Routage : c’est un routeur IP qui supporte le routage dynamique ou statique,

9

Sécurité et authentification : il chiffre les communications et les authentifié lors d’attachement au réseau et des mises à jour de zones de routage inter-SGSN.

9

Gestion de mobilité : à travers l’utilisation des zones de routage (Routing Area), le SGSN gère le handover entre les BSCs et les autres SGSNs.

9

Gestion des sessions : à chaque session, le SGSN active un contexte PDP…

b) Le noeud passerelle GGSN (Gateway GPRS Support Node) :

Le GGSN doit avoir en

mémoire pour chaque abonné abon né le SGSN de rattachement. Il assure les fonctions suivantes : o

Routage : il s’agit d’un routeur IP qui supporte le routage dynamique ou statique,

o

Sécurité : il inclut des firewalls pour le filtrage des paquets provenant des réseaux PDP.

o

Passerelle : il permet la connexion à d’autres réseaux PDP externe ou GPRS.

o

Gestion de mobilité : il assure le routage des paquets vers les SGSNs des utilisateurs, en fonction de leur mobilité.

o

Gestion des sessions : à chaque session, le GGSN alloue une adresse IP au mobile…


10


I.2.3.4. Les interfaces du réseau GSM/GPRS

L’intégration des nœuds GGSN et SGSN dans un réseau GSM met en oeuvre de nouvelles interfaces à travers lesquelles la communication entre ces composants et ceux du GSM peut s’établir [9]. Interface Um ou air: Interface Abis :

c’est l’interface radio entre le terminal et le sous-système radio.

Entre BTS et BSC.

Interface A : Entre le TC et le MSC. Interface Ater :

Entre BSC et TC.

Interface définie entre un BSS/PCU et un SGSN, elle semble à l’interface A mais

Interface Gb :

en réalité elle ne l’est pas tout à fait. Elle partage le même lien de transmission entre plusieurs utilisateurs. Les ressources ne sont allouées à un utilisateur que si celui-ci émet émet ou reçoit des données. S’il est inactif, inactif, les ressources sont réattribuées à d’autres d’autres utilisateurs, contrairement à l’interface A qui alloue continuellement les ressources. En plus, cette interface assure un contrôle de flux UL au niveau de chaque cellule. Interface de signalisation pure entre GGSN et HLR qui sert au GGSN à demander

Interface Gc :

au HLR des informations de localisation concernant un terminal mobile afin d’établir une session GPRS à la demande du réseau (Network-Request PDP Context Activation Procedure). Interface Gd :

Interface avec le SMS-GMSC/IWMSC, pour la signalisation et le transport des

SMS sur des canaux radio GPRS (PDTCH). Le SMS via GPRS en priorité lorsque MS présent sur GPRS et sur GSM Interface Gf :

Cette interface relie un SGSN et un équipement de type EIR pour les échanges liés

à l’identification du terminal. Interface Gi :

Interface entre GGSN et le réseau de données externe PDN, elle permet les

échanges entre le réseau GPRS et le monde mon de extérieur. Interface Gn :

Cette interface est définie entre deux nœuds GPRS (SGSN ou GGSN)

appartenant au même réseau PLMN GPRS. Les messages IP, X25, ou MAP transportés entre les nœuds GPRS par un tunneling grâce au protocole GTP servent à créer, mettre à jour et supprimer les tunnels de transport des flux de données des utilisateurs ainsi qu’il permet de transporter ces données dans le réseau fixe vers ou depuis les points d’accès aux réseaux de données paquets. Interface Gp :

Cette interface définie entre deux PLMN différents est équivalente à l’interface

Gn avec, en plus des fonctions de sécurisation entre les deux PLMN (inter-opérateur). M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

11


Interface Gr :

Interface de signalisation pure entre SGSN et HLR pour les échanges de données

liés aux profils des abonnées et à la gestion de la mobilité (LU, activation de contexte, authentification). Interface Gs :

C’est une interface de signalisation pure définie entre le SGSN et le MSC/VLR

pour interfonctionnement commun GPRS/GSM (Attach/Detach et mise à jour localisation, paging, gestion du TMSI et P-TMSI…) et est permet d’économiser des ressources radio. Elle permet au SGSN d’envoyer par exemple des informations de localisation au MSC/VLR et d’éviter des échanges redondants de signalisation liés à la gestion de la mobilité entre le terminal mobile et le SGSN, puis entre le terminal mobile et le MSC. Le SGSN peut aussi recevoir des requêtes de paging émises par le MSC/VLR pour le service GSM. Cependant, seules les interfaces Gb, Gn et Gr sont obligatoires. Les autres interfaces sont optionnelles, et leur mise en œuvre dépend des choix des fonctions d’inter fonctionnement entre le GSM existant et le GPRS. I.2.3.5. Architecture en couche de réseau GPRS

L'architecture des piles logicielles dans chacun des éléments d'un réseau GPRS entre le terminal mobile et le GGSN est détaillée dans les figure I.4 et I.5. En fait, dans GPRS, le terminal mobile gère des piles de protocoles situés dans deux de ux plans qui sont différents que dans les sommets. a) Plan usager

Afin de comprendre comment les paquets de données applicatifs sont transmis au long du système, il convient d’étudier rapidement les fonctions de chacune des couches de communications [12].

Figure I.4 : Plan d’échange de données entre le réseau fédérateur GPRS et la MS [8]


12


La couche IP/X25 :

Le protocole IP est utilisé deux fois dans le modèle : d’une part, c’est le

protocole de transport applicatif et d’autre part, c’est le protocole de transport entre GGSN et SGSN. Les GTP PDU sont encapsulés dans des datagrammes IP qui contiennent les adresses des SGSN et GGSN concernés. Ce niveau réseau s’occupe seulement de l’acheminement au sein du réseau fixe GPRS. La couche GTP (GPRS Tunneling Protocol)

: Pour permettre de disposer d’une voie de

communication entre la station mobile et le GGSN, on établit une liaison de données entre la station mobile et son SGSN et on utilise le principe du passage en tunnel entre le SGSN et le GGSN. Le GTP est un protocole dit « tunnel » qui utilise soit TCP, soit UDP pour encapsuler les paquets de données PDU (Protocol Data Unit) transmis par la MS dans des paquets d'un autre protocole spécifique au réseau de donnée externe sans chercher à les interpréter. En plus, Il existe un tunnel par application pour un utilisateur donné et chaque tunnel repéré par un identifiant de tunnel Tid (Tunnel identifier) qui intègre l’identité du destinataire mobile (IMSI) et également un identificateur d’application (NSAPI) qui identifie le tunnel pour l’application en question. Le NSAPI est attribué lors de l’établissement d’appel dans une procédure nommée, activation de contexte PDP. La couche SNDCP (Sub Network Dependant Convergence Protocol)

: La couche SNDCP

utilise l’identifiant NSAPI (Network Service Access Point Identifier), qui est inclus dans son entête afin de reconnaître le contexte d’un PDP. Il permet d’adapter les protocoles des couches supérieures aux protocoles spécifiques du GPRS. Il assure le multiplexage de plusieurs Packet Data Protocole (PDP) dans une connexion SNDCP (trame LLC) entre le SGSN et le mobile, la compression/décompression des données afin de minimiser la taille des données à rayonner sur la voie radio et la segmentation/réassemblage d’un N-PDU en 1 ou plusieurs LLC-PDU. La couche LLC (Logical Link Control) :

La couche LLC (Logical Link Control) offre une

liaison fiable et cryptée entre le mobile et le SGSN. Deux modes d’opération existent : un mode acquitté et un mode non acquitté. Dans le premier cas, un CRC permet de détecter les erreurs de transmission, et des retransmissions peuvent être demandées selon une stratégie de retransmission sélective. Dans le mode non acquitté, le CRC peut permettre d’éliminer les trames erronées (mode protégé), mais ce n’est pas obligatoire. Cette couche assure les fonctions suivantes : Garantie d’une ou plusieurs connexions logiques entre le SGSN et le mobile, séquencement des M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

13


trames LLC, détection des erreurs, correction des erreurs, déclaration des erreurs non corrigées, contrôle de flux et chiffrement. La couche BSSGP (Base Station System GPRS Protocol)

: Cette couche transporte les

informations relatives à la voie radio, la qualité de service et le routage des paquets entre les couches RLC/MAC du PCU et le SGSN. Le BSSGP relaie des données utilisateur et des messages liés à la gestion de la mobilité GPRS comme le paging et les indications sur l’état de l’interface Um. Il ne fournit pas de contrôle ni de détection d’erreur. La couche NS

(Network Service) : L’interface Gb est basée au niveau physique sur la technique

Frame Relay (relais

de trames). La couche NS est basée sur une connexion FR entre le BSS et le

SGSN. La couche RLC (Radio Link Control) : o

o

o

o

Cette couche assure les fonctions suivantes :

Permet la transmission des LLC PDU entre les couches LLC et MAC. Réalise la segmentation et le réassemblage des paquets p aquets LLC PDU en blocs RLC/MAC. Fonctionne en mode acquitté et non acquitté selon la qualité de services demandée. Détecte les paquets RLC erronés et les retransmis, si le mode acquitté est requis, selon une technique de retransmission sélective, dite SR-ARQ (Selective Repeat-Automatic Repeat reQuest).

o

o

Contrôle la liaison radio et fournit un lien fiable dépendant de la technologie techno logie radio utilisée. Utilisation d’une identité temporaire TLLI (Temporary Link Layer Identity), équivalent du TMSI et d’un mécanisme de SR (Selective Repeat) pour les blocs à retransmettre avec une numérotation BSN (Block Sequence Number).

La couche MAC (Medium Acces Control) : o

La couche MAC assure :

Le partage dynamique des canaux physiques entre les utilisateurs en fonction de leur trafic qui peut être sporadique (irrégulier),

o

Le contrôle d’accès aux canaux radio (messages de signalisation de type demande et d’allocation de canal),

o

Le mapping c'est-à-dire la mise en correspondance des trames LLC sur les canaux physiques.

Les messages de contrôle des couches MAC et RLC sont ainsi confondus et non dissociables d’où l’appellation de la couche RLC/MAC. En particulier, tous les messages relatifs à M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

14


l’établissement d’un TBF et à sa fermeture sont des messages RLC-MAC. Chaque bloc RLCMAC descendant contient un USF désignant l’utilisateur autorisé à transmettre dans le prochain bloc radio associé montant ainsi que le TFI du destinataire. La couche physique : o

La couche physique est subdivisée en deux sous-couches :

RFL (Physical Radio Frequency Layer) : responsable de la modulation/démodulation, gestion de la couche physique et l’émission et la réception des blocs sur l’interface radio.

o

PLL (Physical Link Layer) : réalise le codage canal, contrôle de puissance et détection de la congestion sur le canal, l’entrelacement, les mesures, la synchronisation…

b) Plan de contrôle

Une différence importante avec le GSM réside dans la définition de nouveaux états de connexions, dont la gestion est confiée à la couche GMM/SM (GPRS Mobility Management /Session Management) et GSMS (GPRS (GPRS SMS).

Figure I.5 : Plan d’échange de signalisation entre le réseau fédérateur GPRS et la MS [8]

La couche SM :

La couche SM permet de gérer les contextes PDP. Les procédures liées à cette

couche sont l’activation, la désactivation et la modification de contexte. La couche GMM G MM (GPRS (GPR S Mobility Mobilit y Management) :

La couche GMM gère l’itinérance du

terminal GPRS. Pour transmettre des paquets sur le canal radio, le terminal fonctionnant en mode GPRS doit les transformer en bursts, qui seront alors multiplexés sur des canaux physiques PDCH. La couche GSMS (GPRS SMS) :

Elle désigne toutes les fonctions liées aux messages courts.


15


I.2.4. L’interface radio de réseau GPRS

L’interface radio représente le maillon critique de la chaîne de transmission qui permet de relier un utilisateur mobile au réseau via un médium aérien. Dans la suite, nous allons avancer les spécifications rattachées à cette interface. I.2.4.1. Les canaux dans le réseau GPRS

Le trafic GPRS utilise les mêmes ressources radio que le trafic de commutation de circuit. Les canaux GPRS sont de deux types type s physique et logique et sont spécifiques spé cifiques au réseau GPRS [8]. a) Canaux physiques

Par convention, un canal physique alloué au service GSM (canal BCCH, SDCCH ou bien TCH) est appelé CS TS (Circuit Switched TS). Et un canal physique phy sique réservé au service GPRS est appelé PS TS (Paquet Switched TS) appelé encore PDCH (Packet Data Channel). Ch annel). La multitrame de base du GPRS est définie par l’occurrence d’un même canal physique dans 52 trames successives, et non 26 ou 51 comme dans le GSM. La multitrame est composé par 12 × 4 TS radio càd 48 TS pour le transport des données et de signalisation, 2 TS de contrôle de l’avance en temps PTCCH et 2 TS idle (Voir Figure I.6). Les 48 TS radio sont divisés en 12 blocs radio (ou PSDU, Physical SDU). Chaque bloc contient 4 timeslots, qui sont pris dans 4 trames successives. Contrairement au GSM, l’unité élémentaire allouée en GPRS est un bloc, soit 4 slots GSM. Cette unité correspond à la taille des blocs RLCMAC.

Figure I.6 : Structure de la multitrame GPRS [6]

Notez que si les TRX sont saturés, les slots slots utilisés pour le mode GPRS peuvent être préemptés pour établir un circuit. M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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b) Canaux logiques

Du fait que le GSM et le GPRS se partagent la même interface physique, les canaux logiques du GSM, permettant les synchronisations fréquentielle et temporelle, ne sont pas dupliqués en GPRS. De même, pour économiser des ressources, une cellule offrant à la fois des services GSM et GPRS peut mutualiser ses canaux de broadcaste (BCCH-PBCCH). Le PBCCH regroupe dans ce cas à la fois les informations concernant le GSM et celles dédiées au GPRS. Il en va de même pour les canaux de contrôle commun (PRACH-RACH, PAGCH-AGCH, PPCH-PCH). Ces canaux logiques peuvent supporter des canaux dédiés et des canaux non dédiés [12] [8]. 

Canaux non dédiés ou canaux commun CCH (Commun Channel)

Un canal logique non dédié est un canal simplex point à multipoint qui est commun à plusieurs mobiles en état de veille ainsi que les données diffusées concernent des mobiles qui ne disposent pas encore de canaux dédiés. Les canaux non dédiés sont composés par des canaux de diffusion et des canaux de contrôle. Les canaux de diffusion PBCH (Packet Broadcast Channel) : Ce sont des canaux de contrôles de diffusion paquet PBCCH (Packet Broadcast Control CHannel) qui représente les mêmes canaux de diffusion utilisées dans le le réseau GSM (FCCH, SCCH et BCCH) sauf sauf que l’ajout des informations qui concerne le réseau GPRS au niveau BCCH pour accéder au réseau de transmission de données. Le canal PBCCH permet d’assurer la diffusion des informations système spécifiques au GPRS, dont les paramètres de “cell reselection” (liste des cellules voisines, BSIC,...). Les Canaux de Control Commun PCCCH (Packet Common Control Channel) : Le canal PCCCH n’est pas alloué en en permanence dans une cellule, en plus l’existence du PCCCH PCCCH et PBCCH est est indiquée au niveau du BCCH. Si le PCCCH n’est pas alloué, le CCCH va être utilisé pour l’initialisation d’un transfert de paquet et lorsqu’il est alloué il supporte les canaux suivants : 9

PRACH-UL (Packet Random Access Channel) : utilise pour l’accès des mobiles au réseau, il est équivalent au RACH de GSM,

9

PPCH-DL (Packet Paging Channel) : utilisé pour la notification des appels entrants, il est équivalent au PCH de GSM,

9

PAGCH-DL (Packet Access Grant Channel) : utilisé pour l’allocation d’une ressource à un mobile, il est équivalent à l’AGCH de GSM.


17

Chapitre I, Introduction au réseau GPRS 

Canaux dédiés DCH (Dedicated Channel)

Un canal logique dédié est un canal duplex point à point qui permet de fournir une ressource réservée à un seul mobile. Et dans la la même cellule, aucun autre mobile ne peut transmettre transmettre ni recevoir dans le même slot à la même fréquence. Les canaux dédiés comprennent des canaux de trafic PTCH et des canaux de contrôle dédié DCCH composé par PACCH et PTCCH. ¾

PDTCH (UL or DL) (Packet Data Traffic Channel) : Ils sont unidirectionnels et sont dédiés au transfert de données et alloué temporairement à un MS ou un groupe de MS (PTM-M). Dans le cas d’un MS utilisant plusieurs slots, plusieurs PDTCH sont gérés simultanément,

¾

PACCH (DL or UL) (Pachet Associated Control Channel) : Il est utilisé pour la signalisation associée à un PDTCH (Ack, PC, allocation de ressources, paging pour appel circuit,...),

¾

PTCCH (UL and DL) (Packet Timing Advance Control Channel): En UL, c’est pour la Transmission d’un random access burst pour évaluer T.A. et en DL pour la transmission d’informations sur le T.A. pour plusieurs MS. Notons qu’un PTCCH en DL est lié à plusieurs PTCCH en UL.

Notez que le service de communication point à multipoint, permettant de joindre un groupe d’utilisateurs, a nécessité l’apparition d’un canal logique spécifique du GPRS, le PNCH (Packet Notification Channel). En GSM Phase 1, uniquement les canaux PTCH sont utilisés mais les canaux CCCH et BCH du GSM seront utilisés par le service GPRS au lieu du PCCCH et PBCCH. En plus, par rapport au réseau GSM, il existe dans le réseau GPRS deux concepts de canaux PDCH, canal maître et canal esclave. [1] I.2.4.2. Schémas de codage canal

Au niveau de la couche physique, le réseau GPRS utilise un codage canal basé sur le codage convolutionnel et vari en fonction de qualité de signal selon C/I au niveau radio et BER ou FER au niveau système. Ce codage assure la protection des blocs RLC/MAC RLC/MAC contre les erreurs de transmission. Il existe pour cela quatre schémas de codage CS (Coding Scheme) sur la voie radio appelés CS1, CS2, CS3 et CS4. Ces schémas offrent des protections plus ou moins M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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efficaces par rapport à d’une diminution du débit utilisateur plus ou moins importante. L’adaptation du schéma de codage peut être effectuée dynamiquement suivant des mesures envoyées en DL et UL. Si la qualité se dégrade CS1 sera utilisé. Si elle s’améliore c’est CS2 qui va être employé. Dans la première phase ph ase de GPRS seule CS1 et CS2 sont utilisés. Le choix du schéma de codage est fait par le PCU suivant les mesures du niveau de champ et de qualité faites faites par le BTS.

En plus, la norme norme GPRS est basée sur la même même technique de

modulation que dans le GSM, appelée GMSK (Gaussian Minimum Shift-Keying). Le tableau I.1 récapitule les débits fournis par la norme GPRS basée sur la modulation GMSK [12] [8].

Codage Cod age Mod Modula ulatio tion n

Débit Déb it (Kbi (Kbit/s t/s)) par TS

CS-1

GMSK

9.05

CS-2

GMSK

13.4

CS-3

GMSK

15.6

CS-4

GMSK

21.4

Tableau I.1 : Débit par TS par CS

I.2.4.3. La gestion de l’itinérance

La couche de gestion de la mobilité, MM (Mobility Management) en GSM et GMM (GPRS Mobility Management) en GPRS, maintient dans le mobile et dans le SGSN l’état de mobilité en cours. Alors que le GSM définit des zones de localisation et le GPRS utilise la notion de zone de routage, un ensemble de cellules dépendant du même SGSN, qui est toujours incluse dans une zone de localisation. Notez que le GPRS et le GSM gèrent séparément la mobilité d’un même utilisateur [6]. a) Procédure d’attachement et détachement au réseau GPRS

Pour se faire connaître du SGSN et donc avant toute transmission de données, un mobile doit s’attacher au réseau. Cette procédure (Voir figure I.7) consiste à établir un lien logique entre le mobile et le SGSN.


19


Figure I.7 : GPRS Attach

1. Le mobile ouvre un canal dédié par l'utilisation du canal d'accès aléatoire PRACH. Il transmet son identité (IMSI ou TLLI) et sa précédente zone de routage. 2. Si le mobile a changé de zone de routage, le SGSN ne reconnaît pas son TLLI. Il envoie à l'ancien SGSN une demande d'identification. Si l'identification échoue à nouveau, SGSN et mobile entament une procédure d'identification classique par l'utilisation de l'IMSI. 3. Échange de messages pour authentifier l'utilisateur (peut-il accéder aux services GPRS ?). Cette procédure peut impliquer le HLR dans lequel sont stockés les renseignements relatifs à l'utilisateur. 4. Le SGSN contrôle l’identité de mobile avec EIR, 5. Le SGSN met à jour la localisation du mobile avec le HLR. 6. Le HLR envoi au SGSN des informations pour la création d’un contexte MM, 7. Le SGSN accepte finalement la demande d'attachement et le canal dédié peut alors être fermé. La procédure d’attachement (voir figure I.7) est fortement liée à la gestion de la mobilité. Un mobile attaché est connu du réseau et peut donc être joignable. Pour le réseau GPRS, un mobile détaché est comme un mobile éteint. b) Etat de mobilité dans le réseau GPRS

Le mobile peut être dans l’un des d es quatre états suivants : • Éteint : Il n’est pas connu du réseau. Cet état n’apparaît pas dans le standard. • Idle (état de repos) : Le mobile est allumé mais détaché du réseau GPRS c’est-à-dire il n’existe pas dans le SGSN. En pratique, cela correspond à un mobile éteint (le mobile est hors tension M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

20


pour le GSM). Le mobile effectue uniquement les mesures permettant la sélection/resélection de cellule ou de réseau PLMN. • Standby (état de surveillance ou d’attente) : Le mobile est en attente pour ouvrir des sessions, il est attaché au réseau GPRS et peut recevoir des appels entrants par paging. Il est localisé, à la zone de routage près, par le réseau GPRS. Le mobile effectue, en plus de sélection/resélection de cellule, des mises à jour de localisation lorsqu’il change de zone de routage. Il peut activer des contextes PDP. • Ready (état près ou de transfert) : Le mobile est en cours de communication et a au moins un TBF ouvert (contexte PDP ouvert), dans cette état le paging n’est pas possible mais le paging d’autres services peut être réalisé à travers le GPRS. Le réseau le localise à la cellule près avec une identité de cellule (RAC + LAC). En plus, le mobile peut désactiver des contextes PDP et il doit effectuer une procédure cell update à chaque changement de cellule. La figure I.8 illustre les états de mobilité du GPRS ainsi que les transitions associées.

Figure I.8 : Les états de mobilité en GPRS [6]

Par comparaison avec le GSM, le GPRS introduit un état supplémentaire, Standby, lorsque le mobile est connu du réseau. En GSM, un mobile connu est forcément en transmission. En GPRS, un mobile connu peut ne pas transmettre. Ce nouvel état s’explique par le caractère souvent sporadique du trafic de données pour lequel le GPRS est construit. Entre deux salves, le mobile reste identifié par le réseau, ce qui permet d’établir plus rapidement un nouveau TBF, en évitant, par exemple, une nouvelle procédure d’authentification, au sein de la même session.


21


b) Les contextes

Dans le cadre de la gestion de mobilité du GPRS, on définit la notion de contexte. 

Contexte MM :

Le contexte MM contient tous les paramètres liés à la gestion de mobilité

(comme des informations de localisation) et à la sécurité (notamment l’authentification). Comme exemples d’éléments constituant le contexte MM, on peut citer :



¾

l'IMSI et le P-TMSI pour l’identification d’abonné,

¾

l’état de mobilité de l’abonné (Idle, Standby ou Ready),

¾

l’identifiant du SGSN.

Contexte PDP :

Le réseau GPRS définit la notion de « contexte PDP » où est enregistré

l'ensemble des données relatives à une session stockée dans le mobile, le SGSN et le GGSN permettant l’échange de données avec un réseau PDP (réseau de données). Un contexte PDP contient ainsi : ¾

Le type de réseau PDP utilisé (X.25, IP) et l'adresse PDP du terminal,

¾

L'adresse IP du SGSN courant où se trouve l'abonné,

¾

Le nom de point d’accès APN (Access Point Name) qui permet de dé sélectionner un GGSN afin d’accéder au réseau extérieur et pour indiquer un service fournit par un réseau extérieur.

¾

La qualité de service négociée….

Une session est établie après attachement au réseau par l’activation d’un contexte PDP (Packet Data Protocol). Ce contexte permet de rendre le mobile visible à l’extérieur du réseau de l’opérateur mobile, en lui associant, par exemple, une adresse reconnue du réseau extérieur (adresse IP, X25). Par ailleurs, un utilisateur peut avoir plusieurs contextes PDP en parallèle, s’il veut ouvrir plusieurs sessions avec des réseaux différents ou avec des QoS différentes. L’activation du contexte PDP peut se faire soit à l’initiative du mobile (voir figure I.9), soit à celle du réseau [6]. M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

22


Figure I.9 : Activation d’un contexte PDP à l’initiative du mobile [6]

1. Le mobile informe le SGSN de sa demande d'activation de contexte PDP. 2. Les procédures de sécurité (authentification de l'utilisateur) peuvent être effectuées. 3. Le SGSN transmet une demande de création de contexte PDP au GGSN en relayant les paramètres de QoS demandés par l'utilisateur. Après une phase de négociation (le GGSN peut ne pas accepter la QoS requise), le GGSN crée un nouveau contexte PDP, qui permet de router les paquets du mobile entre le SGSN et le réseau extérieur. Le GGSN confirme au SGSN l'activation du contexte PDP. 4. Le SGSN met à jour sa propre table de contexte PDP (avec les paramètres fournis par le GGSN) et en informe le mobile.

Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons présenté les concepts de base, les fonctionnalités et l'architecture du réseau GPRS. Notre attention s’est portée tout particulièrement sur l’interface radio, en donnant les différents canaux logiques et leurs rôles dans la gestion du lien entre le mobile et la BTS. Enfin, nous avons illustré les différentes fonctions mis en œuvre pour la gestion physique du lien radio. Cependant, ces fonctions ne sont pas suffisantes pour garantir une bonne qualité de service, les opérateurs souciant de leurs pouvoirs concurrentiels doivent mettre un mécanisme leurs permettant de vérifier les paramètres et les indicateurs de qualité de service en vue de faciliter le travail d’optimisation du réseau GPRS, c’est ce que nous allons illustrer dans le chapitre suivant.


23

Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS

Chapitre II : Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS Introduction

L’entrée en exploitation d’un réseau cellulaire intervient après la phase de déploiement et l’ouverture commerciale. L’opérateur commence alors un nouveau cycle qui consiste à observer la qualité de service et à optimiser le réseau pour améliorer d’une part, la qualité de service dans les zones où cela est nécessaire et d’autre part, pour augmenter l’efficacité du réseau de point de vue trafic. Nous introduisons dans ce chapitre deux grandes parties : une première partie portant sur les indicateurs et les paramètres de qualité de service du réseau GSM puis ceux du réseau GPRS. II.1. Gestion de la qualité de service dans les réseaux cellulaires II.1.1. Définition et intérêt de la qualité de service

La recommandation E-800 de l’UIT (Union Internationale des Télécommunications) définit la qualité de service QoS (Quality of Service) par « l’Effet global produit par la qualité de fonctionnement d’un service qui détermine le degré de satisfaction de l’usager d’un service». [17] De point de vue performance de réseaux, l’UIT définit la qualité de service comme «l’Aptitude d'un réseau ou d'un élément de réseau à assurer les fonctions liées à des communications entre usagers». La QoS est la capacité à adapter un service aux besoins d'une application. Elle est évaluée, d’une part, du point de vue du consommateur qui permet de déterminer la réussite ou l’échec du service et d’autre part, du point de vue opérateur d’une façon objective à travers l’analyse des indicateurs qualité de service suivant certains critères. Les classes d’indicateurs comportent l’accès au réseau, l’accès au service, l’intégrité du service et le maintien du service. Ces classes d’indicateurs de qualité de service sont évaluées par les indicateurs clés de performances KPI (Key Performance Indicator).


24


II.1.2. Critères d’évaluation de la qualité de service

Les critères qui rentrent dans l'estimation de la qualité d'un réseau peuvent globalement être classés en deux grandes catégories selon le point de vue adopté : opérateur ou utilisateur. Ces critères sont directement à mettre en rapport avec les attentes des abonnés et affectent profondément leur degré de satisfaction satisfaction des services [8]. [8]. Dans le réseau GSM, ces attentes sont principalement liées à : 

Disponibilité du réseau (probabilité d'obtention d'un nouvel appel),



Maintien des communications (la probabilité de coupure d'une d 'une communication),



Qualité auditive de la communication (puissance du signal, brouillage…).

Du coté utilisateur, les critères les plus courants pour lesquels un abonné GSM peut juger la qualité de service sont : 9

Couverture du réseau (puissance du signal reçu en tout point de la couverture),

9

Etablissement d’appel (taux de congestion du réseau ou taux de blocage),

9

Qualité des communications ou qualité vocale (taux d’erreurs binaires, microcoupures et interférence),

9

Interruption de communications ou coupure d’appel (perte totale de communication en cours, taux de coupure).

Du point de vue opérateur, il cherche à minimiser ses coûts tout en garantissant une bonne qualité de services QoS qui est évaluée par p ar les moyens déclarés dans le tableau II.1. Indicateurs de qualité de service

Mode d’évaluation

Couverture

Mesures radio et plaintes des abonnés

Taux d’appels réussis

Mesures système

Qualité de la communication pendant l’appel

Mesures radio, mesure système et analyseurs de qualité vocale

Taux de coupure d’appels

Mesures système

Tableau II.1 : Principaux indicateurs de qualité de service [12]


25


En outre, avec un réseau focalisé sur les services voix comme le GSM, il existe essentiellement une classe de service mais avec le GPRS, il existe une multitude de classes de services potentielles sur la base des attributs comme la priorité, le retard, la fiabilité et le débit. Pour le réseau GSM, ces informations sont facilement accessibles et les critères sont simples à deviner, la plupart de ces critères sont liés à la qualité de la voix et aux taux d’appel non aboutis. Avec le GPRS, la détermination des informations qui doivent être mesurées est difficile. Au cours d’une conférence sur le sujet, six paramètres p aramètres potentiels ont été déterminés [9] : •

Accessibilité aux services,

•

Temps d’établissement,

•

Débit des données utilisateurs,

•

Retard de la transmission,

•

Vitesse de navigation internet,

•

Taux de coupure de service.

Un des plus importants facteurs dans la détermination de la capacité liée à la qualité de service réside dans la longueur du retard dans le réseau, le temps nécessaire pour qu’un seul paquet de données soit envoyé et reçue dans le réseau GPRS. II.2. Qualité de service dans le réseau GSM

La qualité de service dans le réseau GSM s’intéresse à deux aspects principaux séparés [8] : •

Disponibilité des ressources en termes de taux de congestion qui se traduit par un taux de blocage.

•

Qualité du signal radio selon la qualité de couverture (possibilité d’établissement du lien radio) et selon la qualité du signal radio (BER, FER) qui se traduisent par une probabilité de coupure.

II.2.1. Mesures de la QoS dans le réseau GSM

Les mesures des performances actuelles du réseau combinent co mbinent trois approches : ¾

Indicateurs clés de performances KPI (Key Performance Identification) via l’OMC-R,

¾

Mesures Drive test,

¾

Trace de signalisation sur les interfaces A/Abis.


26


Dans ce projet on va intéresser à l’interface radio et aux chaines de mesures Drive test (voir figure II.1). Grâce à des sorties terrains et des simulations en différents scénarii possibles dans lesquels on teste l’établissement de l’appel (absence d’échec), le maintien de la communication pendant un certain temps seuil (absence de coupure) et la qualité de la communication, etc…, tout en tenant compte de la mobilité de l’usager. Le rapport de mesure ainsi obtenu reflète de façon objective la qualité de service des prestations des opérateurs. Elles constituent pour cela le meilleur moyen de vérifier les performances du réseau et de les ajuster aux attentes des abonnés, car elles décrivent l’état de la qualité des ressources radio du réseau telle qu’elle est perçue par les abonnés. Pour réaliser ces mesures, un comité se déplace, dans une voiture, muni d’une chaîne de mesure numérique de type drive test qui comporte essentiellement : 

Un mobile (s) à trace

Un mobile à trace dit aussi mobile de test est équipé d’un logiciel spécial et est utilisé pour les mesures radio (mesures numériques). A l'aide de l'Hyper Terminal et d'un câble série, il est possible de taper des commandes qui permettent d'éteindre le mobile ou encore d'appeler quelqu'un, mais sa véritable utilité réside dans d ans le fait qu’il peut calculer c alculer tous les paramètres radios (niveau du signal, la qualité du signal…etc.) et les communiquer au PC suites à la réception de commandes (commandes AT) sur son modem. En général, un mobile à trace permet de faire tous les scénarii possibles pour chaque canton mesuré.



Un équipement GPS (Geographic Positioning System)

Pour la localisation exacte de la position géographique de chaque point de mesure. Il est indispensable pour repérer les point de l’environnement ou il y’a des problèmes radios.



Un ordinateur portable doté d’un outil (software) spécial

Permettant l’acquisition, le traitement et l’enregistrement des mesures récupérées du mobile à trace (paramètres radios) et du récepteur GPS (coordonnées géographiques) dans des fichiers spéciaux. En visualisant sur l’écran de l’ordinateur les différentes mesures réalisées, il permet à l’ingénieur de constater l’état du réseau sur place. M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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Figure II.10 : Chaine de mesure Drive Test

II.2.2. Indicateurs qualité du réseau GSM

Les mesures drive test peuvent être regroupées en deux blocs : Des mesures à l’état de veille du mobile et/ou des mesures à l’état dédié. Les Le s principaux paramètres mesurés sont : Longitude, latitude :

Le système de localisation GPS nous donne les coordonnés de chaque

point de mesure. Niveau de champ (RxLevel)

: Elles consistent à mesurer sur la voie balise BCCH, le niveau de

champ RxLev reçu par le mobile.

Une mesure de niveau de champ est en effet faite

immédiatement après chaque tentative d’accès au réseau. La correspondance entre Rxlev et l’appréciation de la couverture dépend des choix de l’opérateur comme le montre le tableau II.2. Niveau de couverture

RxLev (dBm)

Pas de couverture

-110

Mauvaise couverture

-95

-85

Assez bonne couverture

-85

-75

Bonne couverture

-75

-65

Très bonne couverture

-65

-46

-95

Tableau II.2 : Exemple Exemple de convention de niveau niveau de champ


28


Qualité radio (RxQual)

Ces mesures consistent à évaluer la valeur RxQual enregistrée par le mobile. Elle est obtenue en quantifiant le taux d'erreurs binaires BER (Bit Error Rate) sur 8 niveaux (3bits) suivant la correspondance précisée dans le tableau II.3. RxQual est mesurée uniquement à l’état dédié et sur la cellule serveuse et e t est codé sur trois bits et prend des valeurs va leurs entre 0 et 7. RxQual

BER (%) De

à

0

< 0.2

0.2

1

0.2

0.4

2

0.4

0.8

3

0.8

1.6

4

1.6

3.2

5

3.2

6.4

6

6.4

12.8

7

12.8

> 12.8

Tableau II.3 : Correspondance entre RxQual et BER

La correspondance entre RxQual et l’appréciation de la qualité dépend des choix de l’opérateur, le tableau II.4 donne un exemple de convention de qualité de service. Qualité correspondante

RxQual

Très bonne Bonne Assez bonne Mauvaise Tableau II.4 : Exemple de convention de Rxqual


29


Rapport C/I

Le rapport signal sur interférence est le rapport de l'intensité du signal de la cellule de service courante par celle des composants du signal non désiré (interférent). La fonction de mesure du C/I permet l'identification des fréquences qui sont particulièrement exposées à des hauts niveaux d'interférence, ce qui devient utile dans la vérification et l'optimisation des plans de fréquence. Pour obtenir une estimation correcte du C/I, on doit prendre en considération le possible usage du contrôle de puissance et/ou de la transmission discontinue (DTX). FER (Frame Erasure Rate)

Alors le FER est un indicateur de niveau de qualité spécifique au taux de rejet de trame. Dans le tableau II.5 nous présentons la correspondance correspondan ce entre le FER et le RXQUAL. RxQual

FER (%) De

à

0

< 4.5

4.5

1

4.5

8.5

2

8.5

12.5

3

12.5

16.5

4

16.5

20.5

5

20.5

24.5

6,7

24.5

> 24.5

Tableau II.5 : Correspondance entre FER et RXQUAL

Autres paramètres mesurés

D’autres paramètres peuvent contribuer à l’évaluation de la qualité de service dans le réseau GSM [2] : •

Time, Speed : le temps des mesures et la vitesse de la

•

Mode : Mode en veille ou mode dédié (Idle ou Ready).

•

ARFCN : C’est le numéro de fréquence alloué à un mobile,


voiture.

30


•

BCCH ARFCN : ARFCN de la fréquence BCCH de la cellule,

•

TCH ARFCN : ARFCN de la fréquence TCH alloué à un mobile,

•

BSIC, Base Station Identification Code : identificateur de la

cellule. En effet, le couple

(fréquence, BSIC) permet sur une zone donnée donn ée de déterminer parfaitement une cellule. c ellule. •

RXFREQ : ARFCN de la fréquence de réception,

•

RXFREQ, RXLEVFULL et BSIC de six cellules voisines au maximum.

•

MSPWR :

Le niveau de puissance d’émission du mobile (MS Power) : paramètre de

contrôle de puissance du MS, (Pe = 43 – 2*MSPwr), •

TIMESLOT : Le numéro de Time Slot (TS) : sur lequel

les mesures sont effectuées,

•

Cell_Id, Cell_name

•

Ciphering Algorithm :

Algorithme de chiffrement,

•

Hopping frequencies :

Les fréquences qui utilise le saut de fréquence,

•

LAC (Location Area Code) : Code de la zone de localisation GSM.

•

SQI : Mesure de la qualité parole qui est basée sur les distributions des BER et FER avec

: Numéro d’identification et nom de la cellule.

prise en compte des évènements du handover et de l'utilisation de la transmission discontinue (DTX), et qui sert à prédire d'une façon instantanée la qualité de la parole durant un appel téléphonique. •

T_ADV (Timing Advance) : Il traduit le temps d’avance nécessaire pour la compensation

du temps aller-retour du signal càd le temps de propagation entre le MS et sa BTS. •

RLT (Radio Link Timeout) : C’est le temps d’expiration ou de coupure du lien radio.

Dans le tableau II.6, nous avons produit les valeurs typiques de probabilité de blocage dans chaque interface du réseau GSM. Des valeurs supérieures à ces seuils pourront se traduire par une un e mauvaise qualité de service perçue par p ar les usagers. Pour l’interface Abis, il n’existe pas un problème de disponibilité de ressources puisqu’on a pour chaque canal une voix sur un TS. Pour l’interface Um, on peut avoir une probabilité de blocage de signalisation SDCCH avec les SMS et une probabilité de blocage de trafic TCH. Pour l’interface A et l’interface MSC-MSC, la probabilité de blocage est du à la concentration de trafic au niveau de BSC et de MSC.


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Interfaces

Taux de blocage (%)

Seuil de taux de blocage (%)

De

à

Um /TCH

1

5

2

Um / SDCCH

0.1

1

0.1

GSM / RTC

0.1

1

0.5

A

0

1

0.1

Abis

-

-

-

Ater

0

1

0.1

Tableau II.6 : Hypothèses de QoS pour GSM (valeurs typiques)

II.3. Qualité de service dans le réseau GPRS

La notion d’appel utilisée utilisé dans le réseau GSM est remplacée par la notion de contexte PDP dans le réseau GPRS. Une qualité de service est définie par un ensemble de paramètres regroupés dans un profil de QoS qui est associé à chaque contexte PDP et est négocié à l’ouverture de session. La transmission des données à travers le réseau GPRS peut être réalisée suivant différents profils de qualité de services. Ce réseau permet de réserver des ressources avant toute transmission de paquets. Par conséquent, le GPRS supporte différents niveaux de qualité de service (QoS) ce qui permet aux opérateurs de facturer les services GPRS selon le profil de QoS souscrit par l’abonné. II.3.1. Classe de qualité de service QoS

Dans la norme GPRS, un profil de qualité de service est définie par l’ensemble des attributs ou classes suivants [6] : 

La priorité ou la précédence des services (precedence class),



La fiabilité des services (reliability class),



Le délai ou le retard toléré (delay class),



Le débit des informations transmises (throughput class).


32


Tous ces paramètres sont négociés entre le GGSN et le mobile lors de l’activation du contexte PDP. De nombreuses combinaisons de classes sont possibles, ce qui permet de définir plusieurs profils QoS. Lorsqu’un abonné veut établir une session, le réseau lui attribue une qualité de service négociée sur la base de : Profil QoS demandé par l’utilisateur pour cette session et profil QoS disponible en fonction des ressources libres actuelles du réseau GPRS.

II.3.1.1. Précédence

C’est la priorité à maintenir un service dans des conditions difficiles (voir tableau II.7). Il y a trois niveaux de précédence : haute, normale et basse pour différencier les services en cours et pour permettre au réseau d’identifier les données à supprimer. Classe

Priorité

Description

1

Haute

Les services de cette classe seront maintenus en cas de congestion.

2

Normale

Le maintien des paquets de cette classe se fera après les paquets de priorité haute.

3

Basse

Les services de cette classe seront les premiers supprimés en cas de problème. Tableau II.7 : Classes de priorités [6]

II.3.1.2. Classe de fiabilité

La fiabilité est définie comme étant la probabilité d’avoir des paquets de données perdus, dupliqués, reçus avec des erreurs résiduelle de la transmission ou bien reçus en dehors de sa séquence. Le tableau II.8 illustre trois classes de fiabilité définis par l’ETSI. La probabilité de perte fait allusion au temps maximal de séjour du paquet dans le réseau GPRS, temps au-delà duquel le paquet est supprimé. Par exemple, si les ressources ne sont pas disponibles le paquet stocké dans les mémoires peut être jeté par un nœud GPRS et il sera perdu. Les applications de classe 1 ne doivent généralement avoir aucune contrainte de temps réel, car elles n’acceptent pour ainsi dire aucune erreur. En revanche, les applications tolérant des erreurs peuvent être de classe 3 et e t avoir des contraintes temps réel. M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

33


Classe de

GTP mode

fiabilité

LLC trame mode

LLC data

RLC blocs mode

Probabilité

Probabilité

Probabilité

Probabilité

de de d’erreur duplication déséquencement résiduelle

de perte

1

Acquitté Acquitté Protégé Acquitté

10-9

10-9

10-9

10-9

2

Non Acquitté Protégé Acquitté acquitté

10-4

10-5

10-5

10-6

3

Non acquitté

10-2

10-5

10-5

10-2

Nom Protégé Acquitté acquitté

Tableau II.8 : Classes de fiabilité [6]

II.3.1.3. Classe de délai ou de retard

Le délai représente les délais de transfert de point à point encouru par la transmission des paquets à travers le réseau GPRS. Et les taux élevés du délai peuvent se produire pendant des problèmes momentanés, tels qu’un moment du trafic maximal. Il comprend le temps d’accès au canal, le temps de transmission sur l’interface air, le temps de transit dans le réseau GPRS, mais ne comprend pas les délais dus aux autres réseaux. Classe de délai

Paquet de 128 octets Délai moyen

Paquet de 1024 octets Délai moyen

de transfert

Délai à 95 %

1

< 0.5 s

< 1.5 s

<2s

<7s

2

<5s

< 25 s

< 15 s

< 75 s

3

< 50 s

< 250 s

< 75 s

< 375 s

4

de transfert

Délai à 95 %

Non spécifié (Best Effort) Tableau II.9 : Classes de délai [6]

En plus, les réseaux GPRS offriront seulement le service de classe 4 (best effort), qui correspond à la classe assurée par les réseaux IP actuels et lorsqu’une classe de qualité de services ne précise pas de paramètres de performance (qualité de service non spécifiée), il s’agit de la technique du M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

34


meilleur effort possible de la part du réseau pour satisfaire l’utilisateur. L’ETSI définit deux tailles de paquet pour les mesures des classes de qualité de service : 128 octets et 1024 octets comme le montre le tableau II.9. II.3.1.4. Classe de débit

Une classe de débit caractérise la bande passante demandée par l’utilisateur pour une session. Le débit peut être négocié suivant deux classes.

o

Classe de débit maximum (maximum bit rate)

Le débit maximum fait référence à la vitesse maximale de transmission demandée par l’utilisateur lors de la session. Même si le réseau possède p ossède des ressources supérieures, il peut limiter l’abonné à ce débit négocié. Par contre, ce débit n’est pas forcément atteint lors de la session, tout dépend des performances du mobile et des ressources radio radio disponibles. En plus, le débit pic indique le taux auquel les données sont reçues et peuvent contenir des erreurs et donc ne seront pas utilisables. Neuf classes de débit pic sont définies. Elles sont répertoriées au tableau tab leau II.10 Classe de débit pic

Débit pic (octet/sec)

1

Jusqu’à 1 000 (8 Kbit/s)

2


3


4


5


6


7


8

Jusqu’à 128 000 (1024 Kbit/s)

9

Jusqu’à 256 000 (2048 Kbit/s)

Tableau II.10 : Classes de débit pic [6]


35

Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS o

Classe de débit moyen (mean bit rate)

Cette classe définit le débit moyen de transfert attendu durant une session. Il inclut les périodes de silence pour les services dont le trafic est sporadique. C’est le taux de données correctement reçues. Les classes de débit moyen sont recensées au tableau II.11. Classe de débit moyen

Débit moyen (octet/heure)

Classe de débit moyen

Débit moyen (octet/heure)

1

100 (~0.22 bit/s)

11

200 000 (~0.44 Kbit/s)

2

200 (~0.44 bit/s)

12

500 000 (~1.11 bit/s)

3

500 (~1.11 bit/s)

13

1 000 000 (~2.2 Kbit/s)

4

1 000 (~2.2 bit/s)

14

2 000 000 (~4.4 Kbit/s)

5

2 000 (~4.4 bit/s)

15

5 000 000 (~11.1 Kbit/s)

6

5 000 (~11.1 bit/s)

16

10 000 000 (~22 Kbit/s)

7

10 000 (~22 bit/s)

17

20 000 000 (~44 Kbit/s)

8

20 000 (~44 bit/s)

18

50 000 000 (~111Kbit/s)

9

50 000 (~111 bit/s)

31

Best effort

10

100 000 (~0.22 Kbit/s) Tableau II.11 : Classes de débit moyen [6]

II.3.2. Supervision de la qualité de service

La supervision de la qualité de service dans un réseau cellulaire nécessite certaines mesures effectuées à différents niveaux du réseau pour dégager les valeurs des indicateurs pratiques. La comparaison de ces indicateurs avec les paramètres seuils permettant d’analyser et détecter les problèmes de qualité de service au niveau de ce réseau. Trois types d’informations sont pris en compte dans la phase de mesure, d'analyse et d'optimisation qui sont les mesures du terrain sur l’interface radio (drive test) qui seront étudiés précisément dans la suite de ce chapitre, les mesures du système (compteurs OMC - R) et les plaintes des usagers qui représentent une information importante à prendre en compte. M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

36


II.3.2.1. Mesures Drive test GPRS

Cette technique d’analyse permet permet de récupérer une trace des mesures faites par le mobile à différents instants. Le drive test nous offre donc une série de mesures en mode paquet qui est classifiée en trois types [8]. a) Mesure de débit (Data throughput)

: Il est calculé sur une période de 1s: High level

throughput (bit/s) (Application), Low level throughput (bit/s) (IP/X25), LLC throughput (bit/s), LLC retransmissions (%), RLC throughput (bit/s) et RLC retransmissions (%). b) Mesures de paramètres radio et réseau :

Il existe différents paramètres dont les principales

sont : ¾

Paramètres générés (GPRS Attach time, PDP Context Activation time,…),

¾

Paramètres spécifiques (GMM States, GRR State, TBF Existant…), Ex istant…),

¾

Paramètres radio (Channel type, Timeslots used, Coding scheme),

¾

Paramètres de la cellule (RAI, NCO (MS/Net)…),

¾

PDP par négociation de QoS (Precedence class, Delay class, Reliability class, Peak throughput class, Mean throughput class).

c) Mesures des évènements (Events) :

GPRS attach/detach, PDP Context activation,

modification et désactivation, GPRS access et Routing area update, cell reselection, LA Update, RA Update,… En effet, le drive test GPRS permet d’offrir plusieurs types d’informations. Dans ce projet, on va s’intéresser aux principaux paramètres GPRS présentés dans ce qui suit [2] : • Time : Temps de chaque point de mesure. • Message type

: le type des messages échangés (Attach Request/Accept, Activation PDP

Context Request, …). • Event :

Type d’évènements (PS Attach, PDP Context Activation,…).

latitude (X, Y) : • Longitude, latitude • Speed (Km/h) : • Mode :

Coordonnées des points de mesure.

Vitesse du véhicule de 0 à 250 km/h.

No service, Idle mode, Dedicated mode, Limited service mode, Scan mode, Packet

mode, Packet Idle mode. • GMM state:

L’état de protocole GMM : “Idle”, “Ready”, ou “Standby”.


37


• GRR state: L’état du protocole GRR: “Packet Idle state” ou

“Packet Transfer state”.

Type de connexions GPRS en DL/UL : Dynamic Allocation,

• MAC Mode (UL/DL) :

Extended Dynamic Allocation, Fixed Allocation (not half duplex mode), Fixed Allocation (half duplex mode). • Timeslot Channel Type (UL/DL) :

Type de canal en DL/UL pour chaque TS. Par

exemple, “TCH/F + FACCH/ F et SACCH/M”, “BCCH”, ou “PDCH”. “ PDCH”. • Timeslot used (UL/DL) :

TS utilisé en DL/U.

• Number Of Used Timeslots (UL/DL)

: Nombre de TS en cours d’utilisation en DL/UL.

• PDCH Utilization : C’est la capacité PDCH utilisé pour les données et la signalisation. • RxLev : Puissance de signal reçu, il varie entre –120 et –10 dBm. • RxQual : Qualité de signal reçu, il varie entre

0 et 7.

• C/I : Le rapport signal sur interférence, il varie entre en tre –5 ... 35 dB. • BLER/TS : Le taux d'erreur bloc est un indicateur de qualité spécifique • Coding scheme (CS) :

au mode paquet.

affiche le type de codage utilisé (UL/DL): CS1, CS2, CS3, CS4.

• PDP Access Point Name :

Le nom de point d’accès (internet.tunisietelecom.tn,

internet.tunisiana.com, …). • PDP Address : C’est l’adresse IP en générale. • PDP Contexts Active

: Nombre de contextes PDP activés, varie entre 0 et 11.

• PDP Delay Class :

Classe de délai d’un paquet

(classe 1, 2, 3, ou 4) défini défini par

abonnement. • PDP Reliability Class:

Classe de fiabilité des données (Unacknowledged GTP and LLC,

acknowledged RLC, Protected Data). • PDP Precedence Class :

Classe de priorité entre les différents paquets.

• PDP Peak Throughput: Throughput:

Classe de débit moyen.

• PDP Mean Throughput: Classe • PDP Radio Priority :

de débit pic.

Classe de priorité radio.

• RAC : Code de zone de routage. • LLC BLER UL : Le pourcentage de blocs de données LLC renvoyé en UL. • LLC BLER DL : Le pourcentage de blocs de données LLC incorrectement décodé en DL.


38


Débit de données DL/UL au niveau de protocole LLC (inclut

• LLC Throughput (UL/DL) :

les en-têtes mais exclut les retransmissions). • RLC Block Type UL/DL:

Type de bloc RLC/MAC. En DL, on trouve “Data Block to this

MS”, “Data Block to other MS”, or “Control Block”. En UL, on trouve “Allowed but no data sent”, “Data block sent”, “Control Block sent”, or “Forbidden”. Chaque élément pour chaque TS en UL et DL. • RLC BLER UL :

Le pourcentage de blocs de données RLC renvoyé en UL. C’est le

BLER DL qui est aperçu par le mobile à trace. Il est mesuré en mode transfert de paquet comptant seulement des blocs de radio adressés au mobile à trace. • RLC BLER DL :

Le pourcentage de blocs de données RLC incorrectement décodés en

DL. C’est le BLER DL qui est aperçu par le mobile à trace. Il est mesuré en mode transfert de paquet comptant seulement des blocs de radio adressés au mobile à trace. • RLC Throughput UL/DL :

Débit de données au niveau RLC en DL/UL (inclut les en-

têtes mais exclut les retransmissions) (si TBF state =« open »). • SNDCP BLER (%) : BLER au niveau de la couche SNDCP. • SNDCP Throughput :

Retransmissi on • Retransmission

débit de données GPRS SNDCP.

bloc

rate

(UL/DL) :

Calculer

sur

une

période

de

1

s,

En (UL) = [Nbre_bloc_retrans] / [Nbre_bloc_trans+ Nbre_bloc_retrans] et En (DL)= [Nbrebloc perdus / Nbre_bloc_total-reçus]. • TFI UL/DL (Temporary

Flow Id) : affiché si le TBF et en état « Open», il est inclus dans

l’entête MAC de chaque Bloc radio. Il est utilisé pour identifier un bloc de donnée et varie entre 0 et 31. • TLLI (Temporary

Logical Link Identifier) : C’est un identificateur du mobile en mode

paquet, il est compris entre 0 et 232 et est équivalent au TMSI. • USF (Uplink

State Flags) : Un USF par TS permet de signaler au mobile qu’il est autorisé

d’envoyer. Il permet également de partager un même canal physique PDCH en lien montant entre plusieurs utilisateurs (au maximum 7) et est compris entre 0 et 7. 7. • NCO : Network Control Order (0, 1, 2) :

Paramètres de ré-sélection de réseau

9

NCO= 0 : le MS contrôle la ré-sélection sans envoi de rapport de mesures

9

NCO=1 : le MS contrôle la ré-sélection avec envoi de rapport de mesures

9

NCO=2 : le réseau contrôle la ré-sélection avec envoi de rapport de mesures


39


II.3.2.2. KPI GPRS

Les mesures issues des compteurs au niveau de l’OMC (remontées par les BSCs à l’OMC-R) sont faites sur un intervalle de temps précis et sont liées à un évènement survenu dans le réseau. Elles servent aux calculs des indicateurs de qualité de service (par combinaison de ces compteurs). L’OMC permet de suivre ces indicateurs qualité mesurés sur 3 interfaces : l’interface radio, l’interface Gb et l’interface Ater (PCU placé à coté du TRAU) mais notre étude sera effectué sur l’interface radio. Dans la formule ci-dessous nous citons un exemple d’utilisation des compteurs bruts pour le calcul d’un indicateur. Taux de coupure = coupure radio + coupure radio pendant réallocation + coupure interface Gb + problème transmission + coupure coupu re BSS / nombre de TBF établis. Les indicateurs de clés de performances KPI jouent un rôle significatif significatif pour la détermination détermination des failles de la QoS ainsi que l’analyse combinée de ces indicateurs est très important pour le raffinage, la supervision et l’ajustement de la performance du réseau GPRS. En effet, les indicateurs QoS peuvent p euvent être subdivisés en trois sous-classes à savoir l’établissement sessions, le transfert des données et l’allocation des ressources. Ces trois sous-classes sont détaillées comme suit [2] : La première sous-classe d’indicateurs de qualité de service fournit des informations correspondantes à des événements survenus lors de la phase d’établissement d’un flux de données : •

Taux de succès et d’échec d’attachement GPRS,

•

Taux de succès et d’échec d’activation/désactivation de contexte PDP,

•

Taux de succès de mise à jour de localisation,

•

Taux de succès de mise à jour de zone de routage,

•

Durée moyenne d’attachement GPRS,

•

Durée moyenne de mise à jour de localisation,

•

Durée moyenne de mise à jour de zone de routage,

•

Durée moyenne d’activation de contexte PDP,

•

Activité de flux de données temporaire TBF (ouvert ou fermé),…

La seconde sous-classe présente des informations correspondantes à des événements qui ont des impacts sur la qualité de service sollicité par l’utilisateur : M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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•

Le taux de retransmission des blocs RLC et des trames LLC,

•

La perte des Blocs RLC,

•

Taux de trames LLC rejetées sur expiration : Une trame LLC down

link qui

arrive au

BSS, est stockée pour une certaine durée, au delà de laquelle elle est rejetée. •

Le taux moyen d’erreur par bloc dans le réseau GPRS,

•

Le pourcentage d’utilisation d’utilisation des schémas de codage : C’est le réseau qui détermine détermine le

schéma de codage à utiliser dans les deux sens up

link et down link lorsque

le TBF est

ouvert. Les blocs de contrôle sont toujours toujours en CS1. Par contre, les blocs de données sont soit en CS1, CS2, CS3, CS3, soit en CS4 selon la qualité de la la liaison radio. •

Débit moyen par PDCH : Ce débit ne tient pas compte des blocs de données

retransmis. •

Débit moyen de transfert des données : Ce débit tient compte de taux moyen d’erreur

par bloc. Plus le taux de retransmission est important, plus le taux d’erreur des blocs transmis est petit d’où ce débit de données sera faible, ce qui implique un coût important. Cette dernière sous-classe évalue l’allocation des ressources par les indicateurs suivants : •

Taux d’utilisation des canaux PDCH pour le transfert des données,

•

Taux de disponibilité des canaux PDCH,

•

Nombre moyen des canaux PDCH utilisé en UL et DL,

II.3.3. Paramètres radio

L'ajustement des paramètres de travail est une tâche essentielle lors de la mise en exploitation du réseau. Elle permet l'activation ou la désactivation de certaines fonctionnalités pour le maintien et l'analyse des indicateurs qualité dans le but d’optimiser le réseau. Les paramètres cibles permettent d’améliorer la QoS, les plus intéressants sont décrits cidessous [13] : - RXLEVEL_ACCESS_MIN : C'est le seuil minimal d'accès à la cellule. Il détermine directement la surface de la cellule et donc sa zone de service. Ce paramètre permet notamment d'ajuster la charge de trafic à l'intérieur d'une cellule. Si celle-ci devient très chargée, la limitation de sa zone de service par augmentation de la valeur de RXLEV_MIN permettra de réduire le taux d'arrivée de nouveaux mobiles. La diminution de la valeur de RXLEV_MIN va conduire à un élargissement de la zone de service de la cellule ce qui va permettre à plus de mobiles d'accéder à M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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la cellule et peut alors entraîner une dégradation de la qualité de service (notamment pour les mobiles éloignés). - L_RXLEVEL_XX_H (XX=DL ou UP) : Ce paramètre présente le seuil de déclenchement de handover sur les deux liens (DL ou UP), suite à l’affaiblissement du niveau de champ sur ces deux liens. Le RXLEVEL_XX_H permet de déclencher le handover le plus proche possible de la bordure de la cellule, dans le cas où il n'y a pas, ni un trou de couverture, ni d'interférences à l'intérieur de cette cellule. Plus la valeur de ce paramètre augmente, plus le nombre d'exécution des handovers diminue, et par la suite, il y aura une attente du déclenchement de handover jusqu’à la dégradation de la qualité de communication. co mmunication. Par contre, une diminution de d e la valeur de ce paramètre entraîne une augmentation du nombre du handovers ping-pong, valeur par défaut comprise entre 101 dB et 110 dB. - L_RXQUAL_XX_H (XX=DL ou UP) : C'est le paramètre qui spécifie le seuil de déclenchement du handover sur qualité en DL ou UP. Il maximise la qualité de communication et minimise le taux de handover suite, respectivement, à l'élévation et à la diminution de sa valeur, ainsi, si la valeur de ce paramètre est très faible, alors le nombre de handovers handov ers augmente. - HO_MARGIN : C'est l'hystérésis permettant d'obtenir un compromis entre le taux de handovers ping-pong et la qualité de service. L'augmentation de sa valeur entraîne un retard dans le déclenchement du handover, et par la suite une dégradation de la qualité de service (avec un nombre de handovers ping-pong faible), par contre, la diminution de sa valeur augmente le nombre du handovers ping-pong (avec une qualité satisfaisante), - L_RXLEVEL_CPT_HO : c'est le seuil permettant le changement de couche (de la couche micro-cellulaire vers la couche macro-cellulaire et vice versa), l'augmentation de la valeur de ce paramètre entraîne la diminution de la charge de trafic dans les couches micro-cellulaires et l'augmentation de cette charge dans les couches macro-cellulaires. - GPRS_ TEMPORARY_OFFSET : évite la ré-sélection ping-pong à la frontière de la cellule. - RA_RESELECT_ HYSTERESIS : évite la ré-sélection de cellules appartenant à des RA différents et réduit le taux de paging infructueux. Dans la phase d'analyse de la performance du réseau et de la détection des anomalies, il y a une comparaison entre les indicateurs obtenus et ces paramètres seuils (fixés par l'opérateur) qui présentent les seuils d'une qualité de service acceptable. accep table.


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En effet, les mesures, les analyses et les réclamations des abonnés sont les informations qui vont permettre d’analyser et détecter les problèmes de qualité de service ou de fonctionnement du réseau (voir figure II.2). L’étape suivante consiste à effectuer des ajustements, des modifications de la structure physique du réseau de manière à améliorer la qualité.

Figure II.2 : Processus d’analyse

Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons déduit que la notion de qualité de service GPRS est une fonction liée à la fois, à la structure existante du réseau GSM et à la nature du réseau GPRS en tant que réseau de données. L’optimisation d’une telle notion revient à une connaissance approfondie de la signification de ses indicateurs soutenue par un ré-paramétrage, un ajustement et un raffinage à la lumière de ces indicateurs. La conception informatique et l’analyse de ces indicateurs ainsi que les différentes besoins fonctionnels attendus de notre outil seront présentées dans le chapitre suivant.


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Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil

Chapitre III : Spécification des besoins et Conception de l’outil Introduction

En génie logiciel, on distingue trois phases dans le cycle de vie d’un logiciel : la phase d’étude et de spécification, la phase de conception et la phase de développement. Dans la première phase d’étude et spécification des besoins, on établit les contraintes, les buts et les services du système. La seconde phase de conception consiste à représenter les fonctions du système de manière à ce qu’elles soient facilement transformables en un ou plusieurs programmes exécutables lors de la phase de d e réalisation. Ce chapitre est consacré à la description des deux premières phases de ce projet. En effet, nous commencerons par la définition des besoins fonctionnels attendus de notre outil d’analyse. Une fois ceci est achevé, nous pourrons passer à la conception de l’application, une étape primordiale, qui nous permettra de relier les fonctionnalités et le comportement de l’outil avec l’ensemble de services que l’utilisateur s’attend à voir fournis. III.1. Spécification des besoins

L'objectif de ce travail est de développer une application permettant d'analyser les données recueillies sur l'interface radio GPRS et de calculer les indicateurs KPI à partir d’un fichier de mesures drive-test. L'analyse des données est l'étape la plus critique dans le fonctionnement de notre application. Cette opération doit partir d'un ensemble de données spécifiques (valeurs seuils et paramètres de configuration) pour analyser l'ensemble de données déjà chargées en fichiers sous format *.txt issues des mesures drive test. L’analyse de ces données sera définie par une étude étude statistique des mesures, ainsi que l’étape d’interprétation des résultats et d’identification des problèmes. Dans ce projet, il existe plusieurs plusieurs statistiques qui peuvent être décrites sur le réseau GPRS mais nous nous sommes intéressés à certaines statistiques qui sont considérées les plus


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importantes. Notons que les seuils et les paramètres pris dans ce projet sont sélectionnés à partir de l’outil de drive test TEMS Investigation d’Ericsson. III.1.1. Statistiques de couverture

Elle nous renseigne sur l'état de couverture du réseau. Elle se présente sous la forme d'un histogramme illustrant les pourcentages de couverture en outdoor, incar, indoor, deep indoor et pas de couverture suivant les seuils présentés dans le tableau III.1. La couverture d'une station de base peut s'étendre sur un diamètre maximal de 30km selon la densité de couverture de la zone urbaine ou rurale. Le problème de couverture apparaît lorsque les ondes émises par le mobile n'arrivent pas à la station de base la plus proche, ou bien lorsque celles émises par l'antenne de la BTS n'arrivent pas avec une puissance suffisamment détectable par la station mobile. Le manque de couverture pour une région peut être aussi causé par une disposition spéciale des antennes, telle dans le cas d'un obstacle se trouvant entre la station mobile et l'antenne (bâtiments, montagne…). Etat de couverture

Intervalle (dBm)

Pas de couverture

-120 <= x < -94

Outdoor

-94 <= x < -82

Incar

-82 <= x < -74

Indoor

-74 <= x < -65

Deep Indoor

-65 <= x < -10

Tableau III.1 : Seuils de couverture

III.1.2. Statistiques de qualité

C'est une statistique qui nous renseigne sur les pourcentages des signaux de bonne, moyenne ou mauvaise qualité sous forme d’un histogramme en fonction des certaines valeurs seuils fixés par l’opérateur (Voir Tableau III.2). Dans le réseau GPRS, une mauvaise qualité de signal entraine beaucoup des erreurs de transmission ce qui engendre un taux élevé de retransmission et par la suite un délai de transfert des données important. En revanche, une charge de trafic faible nous donne une très bonne


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qualité. Par conséquent, si on veut mesurer les performances de cellules cellules GPRS, il faut créer de la charge sur les cellules. Qualité de signal

Intervalle

Bonne qualité

0 <= x < 4

Qualité moyenne

4 <= x < 5

Mauvaise qualité

5 <= x < 8

Tableau III.2 : Seuils de qualité radio

III.1.3. Statistiques du rapport C/I

Elle nous donne le rapport C/I dans chaque zone d’étude sous forme d’un histogramme illustrant les pourcentages de C/I selon des seuils bien déterminés en donnant un rapport C/I faible, moyen ou important (voir Tableau III.3). Un rapport C/I faible influant sur le choix des schémas de codage ce qui permet d’adapter le signal à un schéma de codage cod age d’ordre petit et par suite un débit d ébit de transfert faible. Rapport C/I

Intervalle

Mauvaise rapport

-5 <= x < 10

Rapport moyen

10 <= x < 15

Bon rapport

15 <= x < 35

Tableau III.3 : Seuils C/I [2]

III.1.4. Statistiques d’interférence d’interférence

Dans les réseaux cellulaires, l'augmentation de la capacité du réseau se traduit par une augmentation du taux de réutilisation de fréquences. Ceci accroît le niveau d'interférence qui sera prépondérant par rapport à tous les autres brouillages. La transmission des données dans un environnement radio mobile est affectée par trois types d'interférences. Les interférences co-canal : c'est lorsque des émetteurs radio émettent sur la même fréquence que l'émetteur que l'on souhaite capter, et même s'ils sont très éloignés. Interférences sur canal adjacent : ce type d'interférences est causé par l'utilisation de canaux assez proches l'un de l'autre dans le spectre des fréquences présents sur des sites qui ne sont pas assez éloignés. L’interférence co-site : Ce type d'interférence est présent lorsque deux fréquences voisines sont utilisées dans le même site. M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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La statistique d’interférence nous renseigne sur le niveau d’interférence qui se présente sous la forme d’un histogramme illustrant les pourcentages d’interférence que ce soit interférence accepté ou non accepté. L’existence d’un problème d’interférence dans le réseau GPRS traduit par un débit de transfert de données faible à cause des pertes des données et du taux de retransmission élevé ainsi que l’utilisation de schéma de codage le plus faible. III.1.5. Statistiques des schémas de codage CS

C'est une statistique qui nous renseigne sur le taux d’utilisation des schémas de codage (CS1, CS2, CS3 et CS4) lors de la transmission des données en sens montant et sens descendant sous forme d’un histogramme. L'utilisation du schéma de codage CS1 défavorise le débit et favorise une bonne protection ce qui justifie l’existence d’un problème d'interférence. Le passage à un schéma de codage d’ordre supérieur traduit par une protection de données plus faible à cause de l’existence d’une bonne qualité, ce qui favorise un débit plus p lus important. En plus, le schéma de codage CS1 est toujours utilisé même avec une bonne qualité car il présente un niveau de protection élevé ce qui permet d’assurer un bon bo n transfert de signalisation. En outre, l’utilisation d’un schéma de codage d’ordre supérieur avec un taux de retransmission élevé nous donne des pertes au niveau de débit de transfert, alors dans ce cas c’est mieux de passer à un schéma de codage plus inférieur. III.1.6. Statistiques des débits de transmission des données

Elle nous renseigne sur les débits utilisés au niveau des couches RLC-MAC et LLC dans les deux sens (sens montant et sens descendant) ainsi que le débit GPRS moyen en UL et DL qu’on va estimer à partir des indicateurs qualité. Elle se présente sous la forme d'un histogramme illustrant les pourcentages de débit faible, moyen, bon, important ou très important (Voir Tableau III.4). Un débit faible traduit par un taux de retransmission élevé à cause des erreurs de transmission, et pour identifier le problème il faut toujours voir la pile protocolaire. L’estimation de débit moyen de transfert de données GPRS consiste à déterminer le taux d’erreur par bloc moyen et le débit d ébit maximal moyen de transfert des données donnée s (Voir Formule III.1)


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BLER _ Moyen _ GPRS ( XL) = i =7

1

x ∑ BLER / TSi ( Moyen) xNombreMoyenTSiUtilisé ( XL).

7

i =0

∑ NombreMoyenTSiUtilisé ( XL) i =0

i=4

Débit _ Max _ Moyen / TS ( XL) = ∑ Débit / CSi ( XL) x i =1

CSi ( XL)(%)

100

.

Débit − Transfert _ Maximal _ Moyen( XL) = Débit _ Max _ Moyen / TS ( XL) xNombre _ Moyen _ TS _ Utilisé ( XL). Débit _ Transfert _ Moyen( XL) = Débit _ Transfert _ Maximal _ Moyen( XL) x (1 − BLER _ Moyen _ GPRS ( XL)).

(III.1)

Notons que : XL : Lien montant UL ou lien descendant DL, BLER_Moyen_GPRS : Le taux d’erreur par bloc moyen BLER/TSi : Le taux d’erreur par bloc par

du réseau GPRS en UL et DL,

TS (de TS0 jusqu’à TS7),

NombreMoyenTSiUtilisé : Le nombre moyen de chaque TS utilisé (de TS0 jusqu’à TS7), Débit_Max_Moyen/TS : Le débit de transfert maximal moyen par TS, Débit/CSi :

Le débit théorique par CSi (9.05 Kbit/s pour CS1, 13.4 Kbit/s pour CS2, 15.6 Kbit/s

pour CS3 et 21.4 Kbit/s pour CS4). CSi(%) : Le pourcentage d’utilisation de chaque schéma de codage (de CS1 à CS4), Débit_Transfert_Maximal_Moyen :

Le débit maximal moyen à atteindre pour le transfert des

données, Débit_Transfert_Moyen :

Le débit moyen estimé pour le transfert des données en tenant compte

des erreurs de transmission. Débit (Kbits/s)

Intervalle

Débit faible

0 <= x < 0.5

Débit moyen

0.5 <= x < 4

Bon débit

4 <= x < 8

Débit important

8 <= x < 12

Débit très important

12 <= x < 70

Tableau III.4 : Seuils de débit de transfert [13]


48


III.1.7. Statistiques sur les erreurs de transmission

C'est une statistique sous forme d’un histogramme qui nous renseigne d’une part sur le taux d’erreur par bloc radio (RLC BLER DL/UL), le taux d’erreur par trame LLC (LLC BLER DL/UL) et le taux d’erreur par time slot (PDCH BLER) ainsi que le taux d’erreur par bloc moyen du réseau GPRS calculé dans la formule III.1 (BLER moyen GPRS). Les valeurs seuils choisis sont mentionnées dans le tableau III.5. Un BLER important est traduit par une mauvaise qualité de signal ainsi que l’existence des interférences non acceptable, par conséquent le taux de retransmission sera important ce qui va diminuer le débit de transfert des données et par suite la dégradation de QoS. Description

PDCH BLER

LLC/RLC BLER

Faible

0 <= x < 4

0 <= x < 20

Moyen

4 <= x < 8

-

Important

8 <= x < 100

20 <= x < 100

Tableau III.5 : Seuils BLER [2]

III.1.8. Statistiques des canaux PDCHs

C’est une statistique statistique qui nous renseigne, d’une part, part, sur l’utilisation moyenne des canaux PDCH pour le transfert des données propre à l’utilisateur en UL/DL et la disponibilité moyenne des canaux PDCH qui n’est pas en cours d’utilisation en UL ainsi que l’utilisation moyenne des canaux PDCH pour la signalisation. D’autre part, elle nous donne une idée sur le pourcentage de nombre de PDCH alloué en UL et DL ainsi que le type typ e des blocs échangés sur l’interface radio. Pour bénéficier de toute la bande passante il faut maximiser l’utilisation des canaux PDCH pour le transfert des données afin d’améliorer la qualité de service. III.1.9. Statistiques liées aux états de session

Elle nous donne un histogramme qui nous renseigne sur le pourcentage d’état Idle, Ready et Standby pour la gestion de mobilité ainsi que le pourcentage d’état Packet Idle State et Packet Transfert State pour la gestion des ressources radio. En plus, cette statistique permet de nous décrire l’activité de TBF en UL et DL en donnant le pourcentage de l’état ouvert et de l’état fermé sous forme d’un histogramme. M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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En outre, on peut voir les différents types des blocs échangées sur l’interface radio que se soit block de donné ou de signalisation. III.1.10. Statistiques liées aux services GPRS

Elle consiste à déterminer pour chaque service GPRS que se soit HTTP, Web, WAP ou FTP quelques caractéristiques, que l’on considère les plus importantes, décrites ci-dessous. a) Durée d’attachement GPRS C’est la durée entre l’instant de demande d’attachement et le moment d’acceptation d’attachement (Voir Formule III.2). Lorsqu’il y a deux demandes d’attachement cette durée est considérée pour la seconde tentative [2]. Attach Setup Time [s] = tAttach Accept – tAttach Request (III.2) b) Durée de connexion GPRS La durée moyenne d’établissement de connexion GPRS est la durée moyenne d’activation de contexte PDP qui représente la somme de toutes les durées d’activation de contexte PDP divisée par le nombre de contexte PDP activé. La durée d’activation de contexte PDP est la durée entre l’instant de demande d’activation de contexte PDP et le moment d’acceptation d’activation de contexte PDP (Voir Formule III.3) [2]. L’obtention des valeurs minimum de ces durées d’attachement et de connexion permet d’augmenter le temps de réponse d’ouverture d’une session et diminuer le temps d’attente de celle-là et par suite améliorer la qualité de service. PDP Context Activation Time [s] = tPDP Context Activation Accept – tPDP Context Activation Request (III.3) c) Taux d’attachement GPRS Taux d’échec d’attachement (%) = (Nombre de tentatives d’attachement rejetés / Nombre de tentatives d’attachement total demandés) * 100. [2] M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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Taux de succès d’attachement (%) = (Nombre de tentatives d’attachement acceptés / Nombre de tentatives d’attachement total demandés) * 100 = 100 – Taux d’échec d’attachement (%). Attach Failure Ratio [%] =

# of unsuccessf ul attach attempts x 100 total # of attach attempts (III.4)

d) Taux d’activation de contexte PDP Taux de succès d’activation de contexte PDP (%) = (Nombre de tentatives d’activation de contextes PDP acceptés ou activés / Nombre total de tentatives d’activation de contextes PDP PDP demandés) * 100 = 100 - Taux d’échec d’activation de contexte PDP (%). (%). Autrement, c’est le nombre de connexions établies sur le nombre de connexion demandés multiplié fois 100. Taux d'échec d’activation de contexte PDP (%) = (Nombre de tentatives d’activation de contextes PDP rejetés ou inactivés / Nombre total de tentatives d’activation de contextes PDP demandés) * 100. [2] Autrement, c’est le nombre de connexions non établies sur le nombre de connexion demandés multiplié fois 100. PDP Context Activation Failure Ratio [%] =

# of unsuccessf ul PDP context activation attempts x 100 total # of PDP context activation attempts (III.5)

e) Taux de mise à jour de localisation Taux de succès de mise à jour de localisation (%) = (Nombre de tentatives de mise à jour de localisation acceptés / Nombre total de tentatives de mise à jour de localisation demandés) * 100 = 100 - Taux d’échec de mise à jour de localisation (%). [2] Taux d'échec de mise à jour jour de localisation (%) = (Nombre de tentatives de mise à jour de localisation rejetés / Nombre Nombre total de tentatives de mise à jour de localisation localisation demandés) * 100. Location Update Failure Ratio [%] =

# of unsuccessf ul Location Updating attempts x 100 total # of Location Updating attempts (III.6)


51


f) Taux de mise à jour de zone de routage Taux de succès de mise à jour de zone de routage (%) = (Nombre de tentatives de mise à jour de zone routage acceptés / Nombre total de tentatives de mise mise à jour de zone de routage demandés) * 100 = 100 - Taux d’échec de mise à jour de zone de routage routage (%). Taux d'échec de mise à jour de zone de routage (%) (%) = (Nombre de tentatives de mise mise à jour de zone de routage rejetés / Nombre total de tentatives de mise mise à jour de zone de routage demandés) * 100. [2] Routing Area Update Failure Ratio [%] =

# of unsuccessf ul Routing Area Update attempts x 100 total # of Routing Update attempts (III.7)

III.2. Conception de l’outil

Pour la conception de notre outil, nous avons eu recours au langage de modélisation objet unifié UML (Unified Modeling Language) dans le but de bénéficier de ce standard incontournable. D’important acteurs industriels (IBM, Microsoft, Oracle, DEC, HP, Rational, Unisys etc.) s’associent alors à l’effort et proposent UML 1.0 à l’OMG (Object Management Group) qui l’accepte en novembre 1997 dans sa version 1.1. La version d’UML en cours à la fin 2006 est UML 2.0 qui s’impose plus que jamais en tant que langage de modélisation standardisé pour la modélisation des logiciels. UML est un langage graphique qui permet de représenter, de communiquer les divers aspects d’un système d’information afin que les concepteurs puissent utiliser les mêmes concepts. UML est donc un métalangage car il fournit les éléments permettant de construire le modèle qui, lui, sera le langage du projet. Un modèle est une représentation abstraite et simplifiée (i.e. qui exclut certains détails), d’une entité (phénomène, processus, système, etc.) du monde réel en vue de le décrire, de l’expliquer ou de le prévoir. Donc, modéliser un système avant sa réalisation permet de mieux comprendre le fonctionnement du système. Pour se faire nous devons utiliser un outil de modélisation parmi ceux disponibles sur le marché, c’est l'outil " Rational Rose ". Il permet d’offrir touts les concepts concernant la conception d’un outil depuis la création du diagramme du cas d’utilisation jusqu'à la génération des codes. UML comporte ainsi treize types des diagrammes représentants autant de vues distinctes pour représenter des concepts particuliers du système d’information. Ces diagrammes, d’une utilité variable selon les cas, ne sont pas nécessairement n écessairement tous produits à l’occasion d’une modélisation. M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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Dans notre conception nous sommes intéressés à quatre diagrammes de conception : Diagrammes de cas d’utilisation, diagrammes de classes, diagrammes de séquence et diagrammes de collaboration. A l’issu de cette étape, nous avons pu décomposer l’ensemble des fonctionnalités de l’outil sur six modules. III.2.1. Diagramme de cas d’utilisation

Le diagramme de cas d’utilisation représente la structure des grandes fonctionnalités nécessaires aux utilisateurs du système. C’est le premier diagramme du modèle UML, celui où s’assure la relation entre l’utilisateur et les objets que le système met en œuvre.

Figure III.11 : Diagramme de cas d’utilisation de l’outil

Le diagramme de classe représenté dans la figure III.1 permet permet de décrire les fonctionnalités de notre outil, il est composé de : Acteur :

Un acteur est l’idéalisation d’un rôle joué par une personne externe, un processus ou

une chose qui interagit avec un système. Il se représente par un petit bonhomme (Figure III.1) avec son nom (i.e. son rôle) inscrit dessous. Cas d’utilisation :

Un cas d’utilisation est une unité cohérente d’une fonctionnalité visible de

l’extérieur. Association :

Une relation d’association est un chemin de communication entre un acteur et un

cas d’utilisation et est représenté un trait continu.


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Un stéréotype

n’a pas de définition formelle, mais permet de mieux caractériser des variétés

d’un même concept. Il est représenté par une chaînes de caractères entre guillemets (« »). Multiplicité

: Lorsqu’un acteur peut interagir plusieurs fois avec un cas d’utilisation, il est

possible d’ajouter une multiplicité sur l’association du côté du cas d’utilisation. Le symbole * signifie plusieurs. Quelques exemples de multiplicité : exactement un (1 ou 1..1), plusieurs (*ou 0..*), au moins un (1..*) et de un à six (1..6). Relation d’inclusion :

Un cas A inclut un cas B si le comportement décrit par le cas A inclut le

comportement du cas B : le cas A dépend de B. Cette dépendance est symbolisée par le stéréotype « include ». Relation d’extension :

On dit qu’un cas d’utilisation A étend un cas d’utilisation B lorsque le cas

d’utilisation A peut être appelé au cours de l’exécution du cas d’utilisation B. Exécuter B peut éventuellement entraîner l’exécution de A. Cette dépendance est symbolisée par le stéréotype « extend ». Relation de généralisation

: Un cas A est une généralisation d’un cas B si B est un cas

particulier de A (Flèche terminée par un triangle vide).

III.2.2. Diagramme de classes

Le diagramme de classes est généralement considéré comme le plus important dans un développement orienté objet. Il représente l’architecture conceptuelle du système : il décrit les classes que le système utilise, ainsi que leurs liens, que ceux-ci représentent un emboîtage conceptuel (héritage) ou une relation organique (agrégation). L’approche orientée objet considère le logiciel comme une collection d’objets dissociés, et identifiés, définis par des propriétés. Un objet est caractérisé par plusieurs notions : •

Les attributs :

Il s’agit des données qui caractérisent l’objet. Ce sont des variables

stockant des informations sur l’état de l’objet. •

Les méthodes :

Les méthodes d’un objet caractérisent son comportement, c’est-à-dire

l’ensemble des actions (appelées opérations) que l’objet est à même de réaliser. De plus, les opérations sont étroitement liées aux attributs, car leurs actions peuvent dépendre des valeurs des attributs, ou bien les modifier. M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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Figure III.2 : Diagramme de classe de l’outil

Un diagramme de classe permet de fournir une représentation abstraite des objets du système qui vont interagir ensemble pour réaliser les cas d’utilisation.


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Une classe est représentée par un rectangle divisé en trois compartiments. Les différentes classes utilisées présentés dans la figure III.2 sont : 

La classe Data_Extract : Permet de lire les données à partir d’un fichier de mesure. Il défini deux attributs : Une variable Data_Source qui représente le chemin du fichier de mesure, et une variable Mode qui assure deux états ; Mode connecté dans lequel le fichier reste ouvert et on extrait une ligne à la fois et Mode déconnecté dans lequel on ouvre le fichier, on extrait toutes les données (lignes de fichiers) en une seule fois et on ferme le fichier. En plus, cette classe contient deux méthodes : Exract() pour lire le fichier en mode déconnecté et MoveNext() en mode connecté.



La classe Cell : Englobe Toutes les paramètres mesurées qui existent dans le fichier de mesure.



La classe Analyser : Assure le calcul des différentes statistiques et l’analyse de tous les paramètres mesurés.



La classe InterfStats : Permet l’analyse de l’interférence suivant des conditions bien définis.



La classe TimeStats : Permet de calculer la durée d’un attachement et la durée d’activation de contexte PDP.



La classe TimeStatsResult : Faire des statistiques liés aux durées d’attachements et de contexte PDP et aux nombre d’attachement d ’attachement et de contexte PDP.



La classe EstimatedStats : Assure l’nalyse des statistiques des débits GPRS estimés en UL et en DL ainsi que le BLER GPRS estimé.



La classe Threshold : Assure la création et la lecture des seuils (description, minvalue, maxvalue) qui sont servis à l’analyse et l’étude statistiques.



La classe Stats : Assure l’affichage des histogrammes.

Notre diagramme de classe définit les propriétés suivantes : Public ou

+ ou

ou

:

tout élément qui peut voir le conteneur peut également voir l’élément

indiqué. Protected ou # ou

:

seul un élément situé dans le conteneur ou un de ses descendants peut

voir l’élément indiqué. Private ou – ou

:

seul un élément situé dans le conteneur peut voir l’élément.

L’héritage : Ses propriétés principales sont : M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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– La classe InterfStats InterfStats possède toutes toutes les propriétés de la classe parent Analyser, mais elle ne peut accéder aux propriétés privées de celle-ci. – Toutes les associations de la classe Analyser s’appliquent à la classe InterfStats. – Une classe peut avoir plusieurs parents, on parle alors d’héritage multiple. Le langage C++ est un des langages objet permettant son implémentation effective, le langage java ne le permet pas. III.2.3. Diagramme de séquence et de collaboration

Le diagramme de séquence représente la succession chronologique des opérations réalisées par un acteur pour l’analyse des mesures et l’étude de différentes statistiques. La figure III.3 montre un premier diagramme qui assure l’analyse de couverture, de qualité, de rapport C/I, de BLER par TS, des schémas de codage, des débits LLC/RLC, des BLER LLC/RLC, des états de session, de mise à jour de localisation, des types de bloc RLC, de l’état de TBF et l’analyse des canaux PDCH.

Figure III.3 : Diagramme de séquence de l’outil : Analyse des mesures


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Les diagrammes de séquences présentés dans les figures III.4, III.5 et III.6 assurent respectivement l’analyse de l’interférence, l’analyse de débit estimé GPRS ainsi que le BLER estimé et l’analyse des durées d’attachements et d’activation des contextes PDP.

Figure III.4 : Diagramme de séquence de l’outil : Analyse de l’interférence

Figure III.5 : Diagramme de séquence de l’outil : Estimation des débits et BLER GPRS


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Figure III.6 : Diagramme de séquence de l’outil : Analyse des connexions GPRS

Conclusion

A l’issu de ce chapitre, nous avons achevé les deux phases de ce projet, à savoir l’étude et la spécification des besoins, et la conception conce ption de l’outil. Ces deux phase ont été décomposées en trois étapes qui se sont avérées essentielles : une étude sur l’ensemble des fonctionnalités que doit remplir l’outil, ensuite nous avons essayé, dans une étape intermédiaire, de regrouper ces besoins fonctionnels dans un diagramme de cas d’utilisation, ce qui nous a facilité l’étape d’élaboration d’un diagramme de classe et d’un diagramme de séquence qui nous donne une démarche détaillé pour le développement de l’outil. Dans le chapitre suivant nous allons passer à la dernière phase de ce projet : le développement et la validation de l’outil.


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Chapitre IV, Développement et test de l’outil

Chapitre IV : Développement et test de l’outil Introduction

Les deux premières phases de la réalisation de ce projet ont été le fruit de très longues réflexions et de plusieurs recherches qui ont servi à concevoir un outil d’aide clair à l’analyse des indicateurs qualité d’un réseau GPRS, nous entamons dans ce chapitre la phase de développement et de validation de cet outil. Nous commencerons tout d’abord, par présenter l’outil de développement afin de justifier le choix de cet environnement. Ensuite nous détaillerons les étapes de développement de chaque entité d’analyse, tout en se référant à la conception précédemment décrite. Enfin, le chapitre s’achèvera par la validation et le test de l’application. IV.1. L’environnement informatique de développement

Face à la multitude d'architectures informatiques existantes et les moyens de développement associés, le développeur devra adopter une solution s'accommodant aux besoins et à la nature même de son application. Dans ce cadre, C++ a été retenu comme langage de programmation et Visual .net comme environnement de développement. L’interface principale du Visual .net est présentée dans la figure IV.1.

Figure IV.1 : Interface principale de Visual .net


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IV.2. Développement de l’outil

Dans cette section, nous franchissons la phase de développement de l’outil tout en se référant à la conception précédemment décrite. Et voici le schéma synoptique de l’outil dans la figure IV.2. Cette application permet de visualiser d'une manière précise les histogrammes correspondant aux fichiers de mesures drive-test ainsi que la détection des problèmes. Ces mesures correspondent aux propriétés de la couche physique en terme de qualité de communications, couverture, etc. et en terme de la couche RLC/MAC et la couche LLC.

Figure IV.2 : Schéma synoptique de l’outil

Après avoir faire les mesures, le fichier de ces dernières (voir figure IV.3) doit être analysé et interprété méthodiquement pour en tirer le maximum d’informations nécessaires qui servira à remédier aux problèmes existants ou à améliorer amélio rer la performance du réseau.

Figure IV.3 : Fichier de mesure


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IV.2.1. Interface d'accueil

Au démarrage de l'application, la fenêtre d'accueil est présentée par la figure IV.4.

Figure IV.4 : Interface d'accueil de l’outil

En théorie, nous trouvons plusieurs types d’indicateurs, chacun donne une information sur le réseau, mais en pratique, nous ne pouvons pas avoir les indicateurs voulus puisque nous sommes accablés par le logiciel de mesures qui nous impose ses indicateurs avec lesquels nous ferons l’analyse.


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La méthodologie d’interprétation se base sur la définition des anomalies qui pourraient être présentes dans le réseau, voir la compatibilité des résultats d’analyse avec les anomalies définies car les résultats sont tirés à partir des indicateurs qui, dans certains cas, ne peuvent pas donner des informations fiables, et donc l’interprétation peut être fausse.

IV.2.2. Etude de cas réels

Pour valider et faire des statistiques, nous nous sommes servi d’un exemple de fichier de mesure drive test effectué à Cité El Khadra, les résultats obtenus sont les suivants. IV.2.2.1. Analyse de couverture

Le réseau GPRS présente un problème de couverture s'il présente un mauvais RxLev (< -94 dBm)). En plus, l'existence d'un problème de couverture entraine une coupure TBF. La figure IV.5 donne tous les seuils utilisés dans l'étude et favorise l'obtention des histogrammes tout en ouvrant le fichier à traiter.

Figure IV.5 : Etude de la couverture

L’option « View Histogram », nous permet d’ouvrir un fichier à traiter et e t exécuter un programme fournissant l'histogramme présenté dans la figure IV.6.


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Figure IV.6 : Histogramme de couverture

Comme la montre l’histogramme ci dessus, notre zone d’étude est jugée meilleure de point de vue couverture mais dans certains endroits, cette dernière est complètement absente (3.5%). La mauvaise couverture peut être évaluée par un fort taux d’échec d’accès, un fort taux de coupure des communications et/ou de sessions, une faible proportion du handover liée à la meilleure cellule (better cell) ou un fort taux de handover sur niveau de champ. IV.2.2.2. Analyse de qualité de signal

Une zone est jugée meilleure de point de vue qualité radio, si elle présente un mauvais RxQual (>4) mais on peut tolérer cette valeur jusqu'au 5, tout dépend de l’opérateur. Et voici les seuils de qualité sur lesquels nous avons fait notre étude (figure IV.7).

Figure IV.7 : Etude de la couverture


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La figure IV.8 nous renseigne qu’il existe une faible dégradation de la qualité (1.3 %) dans certains endroits ce qui prouve les statistiques de couverture qu’on q u’on a trouvé. Selon la figure IV.8 la qualité dans notre zone est globalement bonne (le vert est dominant). Toutefois, il existe un taux faible de dégradation de la qualité (en marron) qui sont probablement liées à l’état de couverture. La mauvaise qualité peut être évaluée par une mauvaise couverture, une faible charge de trafic ou un niveau du signal BCCH élevé.

Figure IV.8 : Histogramme de qualité de signal

IV.2.2.3. Analyse d’interférence

L'interférence est un facteur critique qui affecte les performances du réseau, il est du à une indisponibilité des fréquences. Pour l'analyse de l'interférence, notre étude se base sur les paramètres signal sur interférence (C/I), RxQual et RxLev selon des seuils bien choisis (voir figure IV.9). Le réseau présente un problème d'interférence s'il possède un bon RxLev, mauvais RxQual et une valeur Signal/Interférence très faible. Dans ce contexte, nous adoptons à présenter les statistiques correspondant à notre zone.


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Figure IV.9 : Etude de l’interférence

Ces statistiques correspondent à l’histogramme présenté dans la figure IV.10.

Figure IV.10 : Histogramme d’interférence

A partir de cet histogramme, nous pouvons déduire que la zone étudiée présente un taux élevé d’interférence acceptable (96.4 %) qui se traduit par une bonne qualité radio illustré ci-dessus mais en revanche, on constate qu’il existe certains endroits qui souffrent de l’interférence avec un taux égal à 3.6 %. Cette valeur se considère énorme pour le réseau GPRS surtout que ce réseau est nouvellement implanté. Si nous nous intéressons maintenant au rapport signal sur interférence, nous constatons bien que le taux inacceptable d’interférence est lié essentiellement au rapport C/I et voici les statistiques.


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Figure IV.11 : Etude du rapport C/I

D’après la figure IV.12, on constate que le taux d’interférence d’interférence non acceptable est du à un mauvais rapport C/I (10.8 %) dans certains endroits. Par conséquent, le problème d'interférence peut être évalué par les plaintes clients de la mauvaise qualité de la voix dans le cas des communications audio et du faible débit pendant la transmission des données.

Figure IV.12 : Histogramme du rapport C/I

IV.2.2.4. Analyse de schéma de codage

La qualité de l'interface radio est principalement le résultat d’une mauvaise couverture et d’un taux élevé d'interférence. Puisque les paramètres de qualité changent par endroit, et puisque l'interférence change également avec le temps et avec le trafic, il est difficile de prévoir M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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exactement la qualité d'une géographie. L'optimisation efficace des codes devient un défi important. D'une façon générale, des codes sont assignés pour réaliser la bonne qualité de transfert de données. L'analyse des schémas de codage se fait dans les deux sens : sens montant et sens descendant (voir figure IV.13).

Figure IV.13 : Etude des schémas de codage

L'appuie sur la commande «CS Histogram UL» et «CS Histogram DL»permet d'ouvrir le fichier à traiter et exécuter le programme pour fournir les deux histogrammes qui nous renseignent sur l’utilisation des schémas de codage en lien montant et descendant présenté dans la figure IV.14. Il faut noter que les statistiques de codage ont été faites lorsqu’on a eu des transmissions des données c’est-à-dire que les résultats obtenus sont sont calculés si un TBF au moins est ouvert.

Figure IV.14 : Histogramme des schémas de codage en UL et DL


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Nous remarquons que l’utilisation l’utilisation de CS 4 est en tête pour la liaison montante montante et descendante, ce qui défavorise la protection protection et favorise un bon débit. Sauf que la liaison montante fonctionne à plein débit pour la plupart du temps (> 85 % du temps avec CS4). L'utilisation du codage CS2 en UL (10.2 %) justifie le problème d'interférence au niveau de certains endroits dans notre zone. En DL, on remarque que le deuxième type de codage utilisé est le CS1 (27.1 %) ce qui prouve un niveau d’interférence plus important que dans le lien montant et par suite un niveau de protection plus élevé. Mais puisque le débit UL est en rapport avec le débit DL surtout pour les acquittements, il faut toujours chercher à avoir un débit équilibré en UL et DL pour ne pas compromettre en conséquence le débit UL. IV.2.2.5. Analyse de débit

La couche RLC/MAC se trouve en dessous de la couche LLC, elle traite les blocs de la signalisation et ceux de données qui seront envoyés au niveau supérieur. La performance du transfert des données dans le réseau GPRS est mesurée au niveau de la couche LLC, qui est transparente au BSS, et de la couche RLC/MAC. Ce type de mesure ne peut être fait que si une session de PDP est activée, ce qui exige le transfert de paquet.

Figure IV.15 : Etude de débit LLC en UL et DL


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La figure IV.15 et la figure IV.17 décrit les seuils à étudier pour le débit LLC et RLC/MAC et le résultat de la statistique de débit LLC en UL et DL est présenté dans la figure IV.16.

Figure IV.16 : Histogramme de débit LLC en UL et DL

Pour la liaison montante, l’histogramme récapitulant la répartition du débit LLC affiche un maximum d’occupation largement en tête (57.9 %) avec un débit moyen. En contre partie, il affiche un second maximum (15 %) avec un débit faible qui revient à l’interface radio. Ces statistiques peuvent être du à un taux élevé de retransmission, allocation des ressources insuffisantes,…ce qui permet de limiter le débit de transmission des données. Dans la liaison descendante, on remarque une amélioration au niveau de débit. En effet, l’histogramme nous montre quelques pics de débit, un taux de 44.7 % correspond à un débit très important ce qui prouve l’utilisation d’un taux élevé du schéma de codage CS4. En revanche, on constate un taux de débit faible (23.1 %) qui est du aux interférences et aux erreurs de transmission au niveau de l’interface radio. En outre, la dégradation de la couverture peut conduire à une élévation du taux des retransmissions ce qui va condamner le débit LLC.


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Figure IV.17 : Etude de débit RLC/MAC en UL et DL

L’option «View Histogram» nous permet d'ouvrir le fichier à traiter et exécuter le programme fournissant les deux histogrammes qui nous renseigne sur débit RLC/MAC en liaison montante et descendante présenté dans la figure IV.18.

Figure IV.18 : Histogramme de débit RLC/MAC en UL et DL

L’histogramme récapitulant la répartition du débit RLC en DL affiche un maximum d’occupation largement en tête avec 44.2 % pour les débits qui sont considérés important. En plus, il affiche un second maximum (39.3 %) pour un débit moyen avec un troisième qui représente un taux de 7.5 M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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% comme étant un débit faible qui peut être dû à des retransmissions et des acquittements mais il garantit une certaine fiabilité puisque la couche RLC a un mode acquitté. Pour le lien montant, on observe un débit moyen avec un taux maximum (75 %) et un bon débit avec un taux 12.8 %. Par conséquent, nous remarquons que les débits LLC et RLC/MAC en UL ne sont pas favorable, alors que le type de codage fortement utilisé est le codage CS4. Il est possible dans cette zone d'utiliser un codage d’ordre plus faible car à ce niveau nous avons besoin de la protection tant que l’interface radio présente des erreurs de transmission. Pour la liaison descendante, le résultat de débit LLC et RLC/MAC se mettre d’accord avec l’utilisation de tous les schémas de codage afin de favoriser le débit ou favoriser la protection selon l’état de l’interface radio. En plus, la couche RLC/MAC R LC/MAC contrôle la signalisation et utilise CS1 pour minimiser le risque des erreurs canal non corrigeable. Des taux élevés élev és de cette signalisation vont réduire le débit. déb it. Et pour conclure avec les débits au niveau des couches LLC et RLC/MAC, nous donne dans la figure IV.19 quelque débit moyen estimé en UL et DL. En effet, pour cette zone on a trouvé un débit de transfert moyen dans la liaison descendante (36 Kbits/s) supérieur à celle dans la liaison montante (24 Kbits/s), ce qui permet de déduire que le lien montant présente un taux élevé d’échange de signalisation afin de protéger l’information utile, ce qui permet de réduire le débit de transmission de données.

Figure IV.19 : Débit GPRS moyen en UL et DL

IV.2.2.6. Analyse des erreurs de transmission

Les erreurs de transmission sont très importantes pour l’amélioration de la qualité de réseau GPRS. Ils peuvent influer directement sur le débit de transfert des données. Dans ce contexte,


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nous adoptons à présenter les statistiques de LLC BLER, RLC/MAC BLER et PDCH BLER. Commençant tout d’abord par LLC BLER présentés dans la figure IV.20.

Figure IV.20 : Etude de BLER LLC en UL et DL

L’histogramme de taux d’erreurs par bloc au niveau de la couche LLC, illustré dans la figure IV.21, a donné un faible LLC BLER en UL et en DL, ce qui permet de déduire que le problème de débit est dû exclusivement à l’interface radio.

Figure IV.21 : Histogramme de BLER LLC en UL et DL

Passant, ensuite aux statistiques de BLER RLC/MAC présentées dans la figure IV.22.


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Figure IV.22 : Etude de BLER RLC/MAC en UL et DL

Dans l’analyse des erreurs de transmission au niveau de la couche RLC/MAC, on a obtenu un BLER RLC/MAC important en UL avec un taux de 3 % (voir figure IV.23). Cette valeur se considère énorme pour le réseau GPRS. Il est probablement dû à une dégradation de l’état du canal quelque part. En plus, l’utilisation de CS2 et CS4 en UL engendre une basse protection contre les erreurs. En DL, cette statistique affiche une mauvaise condition de fiabilité. Ceci est clairement illustré une valeur important de BLER RLC/MAC avec un taux de 62 %, ce qui entraine beaucoup de retransmission ce qui prouve l’utilisation de CS1 en DL. En plus, c’est mieux de d’utiliser un schéma de codage qui offre plus de protection en DL et passer de CS4 à CS3 ou CS2. Pour conclure, la différence entre le débit de la couche RLC/MAC et celle LLC présente en premier lieu par la quantité de la signalisation transmise entre le terminal et le réseau. En second lieu, elle est due au taux d’erreurs en blocs puisque la couche RLC/MAC fait le contrôle d’erreur des blocs reçus et demande leurs retransmissions dans le cas d’erreur sans les faire passer à la couche supérieure.


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Figure IV.23 : Histogramme de BLER RLC/MAC en UL et DL

En plus, on a estimé le BLER moyen du réseau GPRS en UL et DL (voir figure IV.24). Il est égal à 0.13 % en UL et 0.11% en DL, cela est expliqué par le fait qu’une valeur de BLER (0 %) se répète plusieurs fois. C’est juste une valeur moyenne, elle n’a aucune influence sur notre analyse.

Figure IV.24 : Statistique de BLER moyen en UL et DL

IV.2.2.7. Analyse des canaux PDCH

Les terminaux GPRS se caractérisent par la notion des classes multi slots. Pour cette raison on peut déduire que les performances du réseau GPRS dépend aussi des mobiles elles mêmes. Pour cela on a fait des statistiques suivant le nombre des TS alloués, ainsi que le pourcentage d’utilisation des canaux PDCH en UL et DL. La figure IV.25 nous montre que le taux de transfert de signalisation moyen en DL (60 %) est supérieur à celle en UL (45 %), ce qui prouve un taux d’utilisation de CS1 élevé en DL. Par contre, on an trouvé un équilibre entre la liaison montante et descendante selon le taux moyen d’utilisation des canaux PDCH pour le transfert des données propre à l’utilisateur, mais le


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problème c’est que le taux de disponibilité moyen des canaux PDCH en UL est nul ce qui prouve que dans certain endroits de notre zone le réseau congestionné.

Figure IV.25 : Taux d’utilisation des canaux PDCH en UL et DL

Les statistiques qui nous renseignent sur le nombre des TS utilisé en UL et DL est illustré dans la figure IV.26.

Figure IV.26 : Etude des autres statistiques


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L’analyse des nombre des TS alloués à un mobile GPRS se fait dans les deux sens UL et DL comme le montre la figure IV.27.

Figure IV.27 : Pourcentage d’utilisation des TS en UL et DL

Nous remarquons que la liaison montante présente dans la plupart des cas un seul TS alloué au mobile avec taux égal à 81.5 %, et parfois il présente un taux d’utilisation (18.5 %) de deux TS. Cette résultat nous montre que le nombre des ressources est limité en UL ce qui permet de limiter le débit de transfert des données. Par contre en DL, le mobile peut utiliser jusqu’à 4 TS pour la plupart du temps (> 55 % du temps). Il peut utiliser en plus 1 ou 2 TS à la fois, ce qui justifie que le débit en DL est plus élevé que celle en UL. Mais, ce n’est pas le débit désiré en DL. Avant d’identifier le problème, voyant le type d’informations échangés en DL dans les figure IV.28 et IV.29.

Figure IV.28 : Type des blocs RLC/MAC pour 1 et 2 TS alloués en DL


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Figure IV.29 : Type des blocs RLC/MAC pour 3 et 4 TS alloués en DL

Les statistiques de types des blocs RLC/MAC nous informe que le trafic échangé en DL est essentiellement un trafic de signalisation ce qui justifie l’existence des erreurs de transmission en DL causé par une mauvaise interférence et une mauvaise mauvaise couverture dans certains endroits. Par conséquent, les ressources radio disponibles en DL ne sont pas utilisés dans le bon sens, ils sont exploiter pour le trafic de signalisation ce qui donne un débit n’est pas toute à fait satisfaisant.

Figure IV.30 : Type des blocs RLC/MAC pour 1 seul TS alloué en UL

D’après la figure IV.30, on remarque que la plupart du temps (87.9 %) en UL, les blocs échangés ont été interdis par le réseau ce qui prouve que la liaison montante est trop congestionné. Ce problème nécessite une bonne prévision de trafic au cours du dimensionnement initial du réseau GPRS. M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

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IV.2.2.8. Autre Analyses

En plus de ces statistiques, il existe d’autres statistiques qui sont liées à la qualité de réseau GPRS. Elles consistent à déterminer pour chaque service GPRS, que se soit HTTP, Web, WAP ou FTP, certains indicateurs qui sont liées à l’attachement de réseau GPRS, l’activation des contextes PDP lors de l’ouverture d’une session, l’activité de TBF ainsi que l’état de sessions en UL et DL. La figure IV.26 montre que pour la zone étudiée, on a fait un seul attachement au réseau dans une durée 4407 ms, ainsi que l’activation de trois contexte PDP (2477ms, 2794 ms et 2233 ms) c.à.d. l’ouverture de trois connexions GPRS. Il faut noter qu’un opérateur doit toujours chercher à minimiser ces durées pour augmenter le taux de réponse et par suite améliorer la qualité du service. Pour cela, on a insisté à étudier le taux d’attachement au réseau GPRS, le taux d’activation de contexte PDP, le taux de mise à jour de zone de routage et le taux de mise à jour de zone de localisation comme le montre la figure IV.26.

Figure IV.31 : Histogramme de Taux d’attachement au réseau GPRS

Figure IV.32 : Histogramme de taux d’activation de contexte PDP


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La figure IV.31 et la figure IV.32 illustre un taux de succès succès d’attachement et d’activation de contexte PDP qui est égal à 100 % ce qui prouve que le réseau backbone GPRS est en bon état. En plus, la figure IV.33 nous donne un taux de succès de mise à jour de localisation parfait (100 %). Pour la mise à jour de zone de routage, la mesure effectuée sur la zone étudiée reste dans la même zone de routage c.à.d. le mobile n’a fait aucun mise à jour de zone de routage.

Figure IV.33 : Histogramme de taux de mise à jour de localisation

Pour améliorer la qualité de service, il faut minimiser les mises à jour de zone de routage entre deux SGSN différents car dans ce cas on va obtenir deux contextes PDP ce qui influe sur la QoS. En outre, la figure IV.34 et IV.35 montrent que le long du test, le mobile est en mode transfert des données (82.2 %) et en état près (98.1 %). Donc, nous pouvons très bien caractériser cette zone puisque le mobile est capable de recevoir et d’émettre des données.

Figure IV.34 : Histogramme du GRR state


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Figure IV.35 : Histogramme des états de session (GMM state)

Après attachement au réseau et après activation de contexte PDP, le mobile est invité à échanger ces propres donnés en UL et DL selon la qualité du canal radio. Les statistiques liées aux activités TBF en UL et DL sont son t illustrés dans la figure IV.36.

Figure IV.36 : Histogramme d’activité TBF en UL et DL

Une activité TBF montre pendant combien de temps le TBF est en état ouvert. Comme il a été mentionné ci-dessus, la liaison montante soufre de l’interface air ce qui se traduit par un taux d’activité TBF n’est pas élevé (34.3 %). Par contre, le lien descendant occupe un taux de TBF ouvert élevé (75.5 %) car nous avons essayé de forcer le mobile à un maximum d’activité pour mieux caractériser la zone. Ceci renseigne sur une disponibilité acceptable des ressources radio.


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Par conséquent, en liaison descendante le TBF est majoritairement ouvert et en liaison montante est à moitié ouvert. Cette dissymétrie est expliquée par la nature du service utilisé http qui s’abstient à envoyer uniquement des requêtes courtes en UL et de télécharger de gros flux de données en DL.

Conclusion

Dans ce chapitre nous avons présenté l’application que nous avons réalisée pour l’étude de la qualité de service GPRS. Définir certaines statistiques selon les indicateurs qualité et déterminer les anomalies et les causes afin de pouvoir ressortir les consignes et les recommandations utiles dans la perspective d’optimiser la qualité de réseau GPRS.


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Conclusion générale & perspective

Conclusion générale & perspective Ces dernières années, la téléphonie mobile a été sans doute le secteur le plus dynamique, le plus rentable et le plus innovant de toute l’Industrie des Télécommunications. Avec l’essor rapide qu’elle connait, elle s’impose de plus en plus comme le moyen le plus privilégié de communication et conquiert davantage de parts de marché en ciblant tous les profils de consommateurs. Le développement de nouvelles technologies et la diversification des services de voie et de données tel que le service multimédia (FTP, WAP, WEB, etc.) ont contribué à la création d’un environnement propice à la concurrence incitant ainsi les opérateurs à se soucier de la qualité de leurs prestations et des performances de fonctionnement de leurs réseaux et infrastructures. Il s’avère donc que la qualité, dans ce domaine comme dans beaucoup d’autres, constitue une source importante de différenciation, et le maintien de la qualité des communications s'avère obligatoire pour faire face à la dégradation de la qualité de service et aux plaintes des usagers. Le suivi de cette qualité nécessite l’observation permanente de l’état de fonctionnement du réseau et de toutes ses performances. Dans ce contexte, le développement d'un outil d’aide à l’analyse des indicateurs qualité du réseau GPRS s'avère indispensable pour tout opérateur. De ce fait, nous nous sommes intéressé dans ce manuscrit, à présenter l'outil d’analyse du réseau GPRS que nous avons développé. L'exploitation de cet outil a nécessité des fichiers recueillis sur l'interface radio à l'aide des mesures drives-test et de certains indicateurs de performances (KPI) qui sont calculés à partir des paramètres mesurés. Cet outil comporte deux phases: une phase d'analyse des fichiers de mesures et des indicateurs KPI en leur appliquant des traitements adéquats afin de ressortir différentes histogrammes, et une phase de détection déte ction des problèmes et les causes qui qu i résident derrière. Pour se faire, nous avons présenté au premier volet quelques généralités sur les réseaux cellulaires. Par la suite, nous sommes passés à l'étude de la qualité de service du réseau GSM/GPRS en mettant l’accent sur les différents paramètres mesurés. En suite, nous avons présenté les spécifications des besoins fonctionnels et la conception de notre outil. Le dernier


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Conclusion générale & perspective

volet de notre projet a été consacré pour le développement de l'outil et une étude de cas réel. Les résultats fournis par cet outil sont acceptables malgré l'indisponibilité de certains indicateurs. Cet outil est générique c'est-à-dire qu'il est extensible et peut être enrichi par d'autres modules. Il peut être associé à un outil de planification radio afin d'optimiser le plan de fréquences et faire les prédictions convenables des schémas de codage à utiliser.


84

Annexe

Annexe Durant notre période de stage, nous avons réalisé des travaux supplémentaires, pour la société GET wireless. En effet, nous avons développés un outil d’aide à l’analyse des indicateurs qualité du réseau GSM. Cet outil permet de visualiser d'une manière précise des courbes d’étalonnage correspondant

aux fichiers de mesures drive-test. Ces mesures correspondent aux mesures de test de l’accessibilité des communications et de la couverture qui sont fait à l’aide de la chaine de mesure TEMS avec un seul mobile. Le test de l’accessibilité est suivi d’un test de communication de 2 minutes donc une séquence d’appel sera programmer selon les propriétés suivantes : Numéro d’appel, durée d’appel, délai entre 2 tentatives… Le fichier de mesure pris comme input de notre application est présentés dans dan s la figure A.1.

Figure A.1 : Fichier de mesure

Pendant le traitement de fichier de mesure on exporte le fichier Log sous format text et qui aura la forme suivante. M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007

85

Annexe

Time

MS

Frame Number

Direction

Message

Event

Type

EventInfo

X

Y

ARFCN BCCH

BSIC

C1

Cell

RxLev

RxLev

Id

Sub

Full

Tableau A.1 : Format de fichier

Notre application consiste à déterminer la courbe d’étalonnage qui représente le taux des communications réussis en fonction de RxLev. Commençant tout d’abord de présenter l’interface de notre application démontrée dans la figure A.2.

Figure A.2 : Interface d’accueil de l’outil

L’outil développé consiste à filtrer les tentatives d’appels dans la colonne Event sous le format suivant : X

Y

C1

RxLev Full

Tableau A.2 : Nouveau format

L’étape suivante consiste à ajouter à ce fichier deux colonnes : Accessibility et Success de la façon suivante : •

Si, après une tentative d’appel, l’établissement d’appel est faite avec succès, alors Accessibility = 1, sinon Accessibility = 0.


86

Annexe

•

Si, après l’établissement d’appel, un appel n’a pas été coupé alors Success = 1, sinon Success = 0.

Et par suite, l’outil va générer un fichier qui est représenté dans la figure A.3.

Figure A.3 : Résultat de traitement de fichier

A partir du fichier présenté dans la figure A.2, l’outil va calculer des autres paramètres à savoir : N1 : C’est le nombre de « Accessibility = 1 » pour chaque RxLev, N2 : C’est le nombre de « Successs = 1 » pour chaque RxLev, N2/N1 : c’est le rapport entre N1 et N2, il représente le taux des communications réussis. Le résultat de ce calcule représente le taux des communications réussis pour chaque RxLev, comme le montre la figure A.4.

Figure A.4 : Taux de communications réussis


87

Annexe

La dernière étape consiste à afficher la courbe d’étalonnage. Comme le montre la figure A.2, l'appuie sur la menu « Statistics\Success Communication Rate\View Chart » permet d'ouvrir le fichier à traiter présenté dans la figure A.4 et exécuter le programme pour fournir la courbe présenté dans la figure A.5.

Figure A.5 : Courbe d’étalonnage


88

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Sami Tabbane, "Planification et dimensionnement des réseaux mobiles", cours INDP3, 2006

[13]

Toumi Essia, « Mécanisme d’aide à l’analyse et l’optimisation du réseau GPRS », Mémoire de PFE, Ing. Sup'Com, 2006.

[14]

www.developpez.com

[15]

www.ericsson.com

[16]

www.functionx.com

[17]

Yecine Tomzini, « Étude et optimisation du réseau GPRS de Tunisie Télécom », Mémoire de PFE, Ing, Sup’Com, 2006.


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Résumé

Le secteur des télécoms a été marqué durant ces dernières années par un développement fulgurant des services, devenus en peu de temps la source majeure de création de la valeur ajoutée pour les opérateurs. Cependant, on ne peut pas évoluer et progresser dans le domaine des services sans être capable d’assurer des prestations de qualité de manière durable. Pour cette raison, la tenue da la bonne qualité de service des réseaux cellulaires constitue la préoccupation majeure des opérateurs de réseaux. C’est dans ce cadre que s’inscrit notre projet qui se propose de concevoir et de développer un outil d’aide à l’analyse des indicateurs qualité d’un réseau GPRS. Pour ce faire, nous nous sommes servis des fichiers de mesures

drive test réalisés

à l’aide de la chaîne de

mesures appropriée et des indicateurs KPI calculés à partir de ces mesures. Notre outil permet d’analyser l’ensemble d’informations collectées (offertes par le

drive test )

et de les présenter

sous une forme permettant de les interpréter en vue d’améliorer la qualité de service du réseau GPRS.

Mots clés : GSM, GPRS, QoS, drive test, indicateurs, développement C++.

Conclusion générale & perspective perspective

M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 2

!!!! Merci Qos Drive Test

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