Contrôle de la qualité de service des Réseaux mobiles dans la ville de Dakar : cas de Tigo & Orange








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1.1.1 Architecture d’un réseau GSM

BSC

MSC

OMC-S

OMC

VLR

AUCCC

HLR

EIF

TRAU

TRAU

BSC

OMC-R

RTCP

BSS NSS

Um D

BTS A-bis Ater B

A C

H

BTS A-bis Ater F

Um

Figure2: Architecture d’un réseau GSM

  • Description des entités

Un réseau GSM peut être subdivisé en quatre composantes principales. Dans sa structure le réseau GSM est composé de :

  • La station Mobile (MS)

  • Du sous-système radio (BSS)

  • Du sous-système de commutation (NSS)

  • Du sous-système opération et maintenance (OMC)



  • BSS : Base station Sub-system

Elle s’occupe de la partie radio du réseau, elle est constituée de la MS, la BTS, la BSC.

- MS : Mobile Station, terme utilisé pour désigner le téléphone portable. Elle est composée du ME (Mobile Equipment) et de la SIM (Subscriber Identity Module).

-BTS : Base Transceiver Station, équipement radio assurant la couverture d’une cellule. Elle relie les stations mobiles à l’infrastructure fixe du réseau.

-BSC : Base Station Controller, contrôle un ensemble de BTS, gestion des ressources du réseau (activation de puissance, consignes de puissance).

  • NSS : Network sub- system

Il contient toutes les fonctions de commutation et de routage. Il contient les entités suivantes :

-MSC : Mobile Service Switching Center, il assure le Traitement des appels, la Gestion des ressources radio, la Mise à jour des bases VLR/HLR, la Recherche radio d’un abonné, la Gestion du « Handover », la Fonction passerelle  « Gateway » pour les appels arrivés.

-HLR : Home Location Register, contient les informations administratives de chaque abonné (IMSI, MSISDIN, type d’abonnement..), relève la position actuelle dans le réseau (n° du VLR).

-VLR : Visitors Location Register, c’est une base de donnée qui répertorie les utilisateurs dont les terminaux sont allumés et capable de recevoir des appels. Il contient des informations sélectionnées du HLR, authentifie l’abonné, actualise périodiquement les données relatives aux terminaux allumés.

-AUC : Authentification Center, utilisé principalement pour la sécurité, fourni la clé d’authentification KI permettant l’autorisation pour accéder au réseau GSM.

-EIR : Equipment Identity Register, contient les informations sur l’identité des ME.

  • OMC : Operation and Maintenance Center

Centre de gestion qui centralise les activités d’exploitation et de maintenance de l’OMC-R (maintenance de la partie radio) et de l’OMC-S (maintenance de la partie commutation). Il s’occupe de la mise à jour logicielle, des consultations, de la gestion des performances, de la gestion des fautes, de la gestion de sécurité et de configuration.

  • Interfaces GSM et utilisation

Les interfaces normalisées sont utilisées entre les entités du réseau pour la transmission du trafic (paroles ou données) et pour les informations de signalisation. La liaison entre BTS et MS est une liaison radio numérique.

Interface Um : appelée aussi Air ou radio, entre BTS et MS s'appuie sur le protocole LAPDm (Link Access Protocol on the D mobile Channel). Elle est utilisée pour le transport du trafic et des données de signalisation.

Interface A bis : entre BTS et BSC, s'appuie sur le protocole LAPD. Elle est utilisée pour le transport du trafic et des données de signalisation.

Interface A : entre BSC et MSC, s'appuie sur le protocole sémaphore N·7 du CCITT. Elle est utilisée pour le transport du trafic et des données de signalisation.

Les Interfaces B entre MSC et VLR, C entre MSC et HLR, E entre MSC et MSC, F entre MSC et EIR, G entre VLR et VLR, D entre VLR et HLR/AUC s'appuient sur le protocole sémaphore N·7 du CCITT pour les couches OSI basses (MTP, Message Transfert Part) et sur le protocole MAP (Mobile Application Part) pour les couches hautes. Ces interfaces sont utilisées en particulier pour le transport des données relatives aux applications mobiles.

Interface passerelle entre le MSC et le réseau public, s'appuie sur le protocole sémaphore N·7 du CCITT. Elle est utilisée pour le transport du trafic et des données de signalisation.

1.1.2 Caractéristiques principales des systèmes GSM/DCS :

 

GSM

DCS

Bande de fréquence

890-915 MHz

935-960 MHz

1710-1785 MHz

1805-1880 MHz

Nbre d’intervalles de temps par trame TDMA

8

Ecart Duplex

45 MHz

95 MHz

Rapidité de modulation

271 kbit/sec

Débit de parole

13 kbit/sec

Débit max. de données

12 kbit/sec

Accès Multiple

Multiplexage fréquentiel et temporel et Modulation GMSK

Rayon des cellules

0,3 à 30 km

0,1 à 4 km

Puissance (terminal)

2 et 8 W

0,25 et 1 W



Tableau1 : Caractéristiques principales d’un système GSM/DCS

1.1.2.1- Les canaux physiques

  • Pour le GSM900, la largeur du canal GSM est 200 KHz et l’écart duplex est 45 MHz. Les bandes de fréquences montantes et descendantes sont de 25 MHz chacune. Il ya 124 porteuses GSM qui peuvent être identifiées par Fn= 935 + 0.2n sens descendant et Fn=890 +0.2n sens montant, n=nombre de porteuses, 1<=n<=124

  • Pour le DCS1800, la largeur du canal est 200 KHz et l’écart duplex est 95 MHz. Les bandes de fréquences montantes et descendantes sont de 75 MHz chacune. Il ya 374 porteuses DCS qui peuvent être identifiées par Fn= 1710 + 0.2n sens montant et Fn= 1805 + 0.2n sens descendant, n= nombre de porteuses, 1<=n<=374

Ces fréquences sont allouées de manière fixe aux BTS et sont désignées par le terme ARFC (Absoute Radio Frequency Channel). Chaque porteuse est identifiée par la fréquence de la voie descendante en MHz ou ARFCN codé sur 10 bits.

        1. Les canaux logiques

Type

Sens

Canaux

Noms

Fonctions

Méthode de multiplexage

Débit

BCH

Broadcast

Channel

Voie balise

(diffusion)




FCCH

Frequency Correction Channel

Calage sur fréquence porteuse

Un burst particulier toutes les 50 ms sur le slot 0 de la voie balise

148 bits toutes les 50ms



SCH

Synchronization Channel

Synchronisation identification de la BTS

Un burst sur le slot 0 de la voie, une trame après le burst FCCH

148 bits toutes les

50ms

BCCH

Broadcast Control Channel

Informations système

4 bursts “normaux “à chaque multitrame

782 bit/s

CCCH

Common

Control

Channel




PCH



Paging Channel

Appel des mobiles

Sous-blocs entrelacés sur 4 bursts “normaux“

456 bits/communication




RACH

Random Access Channel

Accès aléatoire des mobiles

Burst court envoyer sur des slots particuliers en accès aléatoire

36 bits/message




AGCH

Access Grant Channel

Allocation des ressources

8 blocs entrelacés sur 4 bursts “normaux

456 bits/message d’allocation




CBCH

Cell Broadcast Channel

Messages courts diffusés (météo, trafic routier etc..)

Utilise certains slots de la trame

Débits variable

DCCH

Dédicated Control Channel




SDCCH

Stand-Alone Dedicated Control Channel

Signalisation

8 SDCH +8 SACCH sur un canal physique

782 bit/s




SACCH

Slow Associated Control Channel

  • Compensation du délai de propagation

  • Contrôle de puissance d’émission du mobile

  • Contrôle de la qualité de liaison

  • Mesures sur les autres stations

Associé à TCH sur un canal physique ou à 8 SDCH sur un canal physique

382 bit/s pour la parole et 391bits/s pour la signalisation




FACCH

Fast Associated Control Channel

Exécution du handover

vol du TCH lors de l’exécution du handover

9,2kbit/s ou 4,6kbit/s

TCH

Trafic Channel





TCH/FS

TCH/HS

Trafic Channel for Coded Speech

Voix plein débit/demi plein

Occupe la majeure partie du canal physique

13kbit/s plein débits et 5,6kbits/s demi-débit







Trafic Channel for data

Données utilisateur




9,6kbit/s, 4,8kbit/s, 2,4kbits/s



Tableau2: Les canaux logiques en GSM

      1. Principaux problèmes liés aux communications entre MS et Réseau GSM:

Lors d’une communication entre MS et réseau GSM, on assiste parfois à un certains nombres de problèmes liés a une mauvaise qualité de service .Il peut s’agit notamment de :

- un déficit de couverture de réseau

- une coupure lors d’une communication

- l’impossibilité d’appeler ou d’être appelé

- des échos ou brouillage lors d’une communication,

- etc….

  • Ces principaux problèmes sont généralement dus aux facteurs suivants :

  • Insuffisances de ressources de signalisation sur le nombre de demande d’allocation de canaux SDCCH

  • Interruptions des canaux SDCCH

  • Echecs d’assignations des canaux SDCCH

  • Insuffisances de ressources de trafic sur le nombre de demande d’allocation de canaux TCH

  • Echecs d’assignations de canaux TCH sur le nombre de demande d’allocation de canaux TCH

  • Interruptions d’un canal de trafic en cours d’utilisation

Il pourrait également s’agir d’un problème de couverture, de brouillage ou de paramétrage. Il peut également s’agir d’un mauvais paramétrage des données HO.

1.2 Généralités sur le GPRS / EDGE:

Les réseaux de télécommunications modernes font le plus souvent appel à la transmission des données en mode paquet, la voix restant transmise en mode circuit. Les réseaux cellulaires GSM (Global System for Mobile Communications), initialement conçus pour transporter la téléphonie mobile et accessoirement des données en mode circuit, offrent depuis l’année 2002 la transmission en mode paquet grâce à une évolution majeure : le GPRS (General Packet Radio Services). Il s’agit, sans devoir changer tous les équipements du réseau GSM existant, par ajout de nouveaux équipements, le GGSN, le SGSN, DNS, DHCP. Le GPRS permet d’offrir des débits de transmission pouvant atteindre 171 Kbits/s au lieu de 14,4 Kbits/s en mode circuit, avec une qualité de service contrôlée et une possibilité nouvelle de simultanéité des usages voix et données. Il est même possible d’aller encore plus loin grâce au EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) offrant un débit jusqu’à 473Kbp/s avec la modulation 8PSK. Le nombre de schéma de codage passe alors de quatre pour le GSM/GPRS à 9 pour l’EDGE. Ce type de modulation constitue la différence fondamentale entre le GPRS et l’EDGE.
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