modèle de dimensionnement bss pour le réseau...
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RAPPORT DE PROJET DE FIN D’ETUDES
Filière
Ingénieurs en Télécommunications
Option
Ingénierie des réseaux
Modèle de dimensionnement BSS pour le
réseau GPRS
Elaboré par :
Samiha KAMOUN
Encadré par :
M. Wadi BELLAAJ
M. Sami TABBANE
Année universitaire : 2004/2005
A mes chers parents,
A mes frères et ma sœur,
A Heythem, Fayçal, Imen, Nouha et Rym,
A tous ceux qui j’aime et m’aiment,
Je dédie ce modeste travail.
Remerciements
e tiens à exprimer mes vifs remerciements à la direction de
l’école supérieure des communications de Tunis pour
l’intérêt qu’elle a porté à la formation de ses ingénieurs.
e remercie profondément M. Adel AKROUT, chef du
département réseau d’accès de TUNISIANA, qui m’a
accueilli au sein de son département pour la réalisation de ce travail.
e tiens à assurer ma profonde gratitude à mes encadreurs, M.
Wadi BELLAAJ chef du service BSS de TUNISIANA et M.
Sami TABANNE professeur à l’école supérieure des
communications de Tunis pour leurs soutiens aussi bien moraux
que techniques, et pour tous leurs précieux conseils.
vec beaucoup d’égard et de différence, je ne manquerai pas
de remercier M. Nizar CHEMLI, M. Naoufel HAMDI, M.
Kamel TRABELSI et M. Bessem BOUKHRIS qui n’ont jamais
manqué de m’apporter de l’aide.
Samiha KAMOUN
J
J
J
A
Avant-propos
Ce document s’inscrit dans le cadre d’un projet de fn d’études. Il présente mon travail
réalisé au sein du département «réseau d’accès» de la direction technique de TUNISIANA.
Cette société, fondé le 11 Mai 2002, est le deuxième opérateur de réseau GSM en
Tunisie. Au sein de son département «réseau d’accès» s’effectue la planifcation et
l’optimisation du réseau radio.
Dans ce contexte, s’inutile mon projet «Modèle de dimensionnement BSS pour le
réseau GPRS», qui consiste à concevoir et implémenter un modèle de dimensionnement qui
permet d’estimer le nombre des canaux PDCH et Gb.
L’objectif majeur de ce projet est d’aboutir à des données de base permettant de
défnir la procédure d’implantation du GPRS.
Tables des matières
i
Tables des matières
Introduction générale...............................................................................................................1
Chapitre 1 : Etat de l’art..........................................................................................................2
1.1. Introduction.....................................................................................................................2
1.2. L’intégration du GPRS....................................................................................................2
1.2.1. Les entités à ajouter..................................................................................................3
1.2.2. Les mises à jour nécessaires.....................................................................................3
1.2.3. Les différentes solutions de l’architecture BSS........................................................4
1.2.4. L’impact sur le réseau GSM.....................................................................................5
1.3. Les indicateurs clés de performance du GPRS................................................................6
1.3.1. Vue générale.............................................................................................................7
1.3.2. Les indicateurs de trafc............................................................................................7
1.3.3. Les indicateurs de qualité de service........................................................................9
1.3.4. Les indicateurs de disponibilité des ressources......................................................10
1.4. L’évolution du GPRS : EDGE......................................................................................11
1.4.1. Architecture générale..............................................................................................11
1.4.2. Comparaison EDGE/GPRS....................................................................................12
1.5. Des statistiques..............................................................................................................13
1.5.1. Le GPRS dans le monde.........................................................................................13
1.5.2. L’EDGE dans le monde..........................................................................................14
1.6. Conclusion.....................................................................................................................15
Chapitre 2 : Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS.........................16
2.1. Introduction...................................................................................................................16
2.2. Problématique................................................................................................................16
2.3. Etude et analyse de l’existant........................................................................................17
2.3.1. Le simulateur GPRSim...........................................................................................17
2.3.2. ESG-NetCOP..........................................................................................................19
2.3.3. L’approche du constructeur C1..............................................................................20
Tables des matières
ii
2.3.4. L’approche du constructeur C2..............................................................................23
2.3.5. Récapitulation.........................................................................................................24
2.4. Conception du modèle de dimensionnement BSS pour le GPRS.................................25
2.4.1. Premier modèle proposé.........................................................................................26
2.4.2. Deuxième modèle proposé.....................................................................................28
2.4.3. Le modèle adoptée..................................................................................................32
2.5. Conclusion.....................................................................................................................33
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG..............................................................................34
3.1. Introduction...................................................................................................................34
3.2. Spécifcation des besoins...............................................................................................34
3.2.1. Les besoins fonctionnels.........................................................................................34
3.2.2. Les besoins non fonctionnels..................................................................................40
3.3. Conception.....................................................................................................................40
3.3.2. Choix du système d’information............................................................................41
3.3.4. Conception de la base de données..........................................................................42
3.4. Réalisation.....................................................................................................................44
3.4.1. Environnement de travail.......................................................................................44
3.4.2. Choix de la technique.............................................................................................45
3.4.3. Interfaces Homme machine....................................................................................45
3.5. Conclusion.....................................................................................................................48
Conclusion générale................................................................................................................50
Bibliographie...........................................................................................................................51
Annexe.....................................................................................................................................52
Listes des fgures
iii
Listes des figures
Figure 1.1 L’infrastructure GPRS..............................................................................................3
Figure 1.2 Classifcation des indicateurs GPRS.........................................................................7
Figure 1.3 L’architecture de l’EDGE.......................................................................................11
Figure 1.4 Apport de la modulation de l’EDGE.......................................................................12
Figure 1.5 Types de codage du GPRS et de l’EDGE..............................................................13
Figure 1.6 Contrats GPRS par fournisseur (Mars 2005)..........................................................14
Figure 1.7 L’EDGE dans le monde..........................................................................................14
Figure 1.8 Contrats EDGE par fournisseur (Mars 2005).........................................................14
Figure 2.1 Débit IP moyen offert à l’utilisateur [3]..................................................................18
Figure 2.2 Graphe de dimensionnement des PDCH dédiés [3]................................................18
Figure 2.3 Le modèle de dimensionnement des PDCH dédiés (GPRSim)..............................19
Figure 2.4 Exemple d’architecture GPRS visualisée par l’ESG-NetCOP [7]..........................20
Figure 2.5 Procédure de dimensionnement des PDCH (constructeur C1)...............................21
Figure 2.6 Exemple d’une fonction de distribution cumulative du débit global......................22
Figure 2.7 Procédure de dimensionnement Gb (constructeur C1)...........................................23
Figure 2.8 Procédure de recherche de l’approche de dimensionnement..................................26
Figure 2.9 Premier modèle proposé..........................................................................................27
Figure 2.10 Procédure de calcul du débit global......................................................................33
Figure 3.1 Le modèle conceptuel de la base de données..........................................................43
Figure 3.2 Le modèle relationnel de la base de données..........................................................44
Figure 3.3 L’écran d’accueil du DBMG..................................................................................45
Figure 3.4 L’interface «BSS Dimensioning»...........................................................................46
Figure 3.5 L’option « BSS Topology » du menu « DBMG »..................................................47
Figure 3.6 Exemple d’une architecture d’un MFS...................................................................47
Figure 3.7 L’option « Find » du menu « DBMG »..................................................................47
Figure 3.8 Exemple d’un résultat de recherche d’un BSC.......................................................48
Figure 3.9 L’interface d’aide sur les KPI.................................................................................48
Listes des tableaux
iv
Listes des tableaux
Tableau 1.1 Les caractéristiques du PCU par constructeur........................................................5
Tableau 2.1 Approches et recommandations............................................................................24
Tableau 2.2 Paramètres de dimensionnement BSS du GPRS..................................................25
Tableau 2.3 Les paramètres de dimensionnement de la première approche............................26
Tableau 2.4 Exemple d’un modèle de trafc GPRS..................................................................29
Tableau 2.5 Exemple de profls d’abonnés..............................................................................29
Tableau 2.6 Débit RLC par type de codage.............................................................................29
Tableau 3.1 Type de codage approprié en fonction du C/I......................................................37
Tableau 3.2 Débit RLC en fonction du type de codage...........................................................37
Listes des abréviations
v
Listes des abréviations
A
AGCH: Access Grant CHannel
AUC: AUthentifcation Center
B
BCCH: Broadcast Control CHannel
BLER: Block Error Rate
BSC: Base Station Controler
BSS: Base Station Sub-system
BSSGP: BSS GPRS Protocol
BTS: Base Transceiver Station
C
CCU: Channel Codec Unit
CI: Cell Identifer
CS: Coding Scheme
D
DBMG: Dimensioning BSS Model for GPRS Network
E
ECSD: Enhanced Circuit-Switched Data
EDGE: Enhanced Data ratesfor the GSM Evolution
EGPRS: Enhanced GPRS EIR: Equipment Identity Register
F
FR: Frame Relais
G
GGSN: Gateway GPRS Support Node
GMM: GPRS Mobility Management
Listes des abréviations
vi
GMSC: Gateway MSC
GMSK: Gaussian Minimum Shift Keying
GPRS: General Packet Radio Service
GR: GPRS Register
GSM: Global System for Mobile communication
GSMS: GPRS Short Message service
GTP: GPRS Tunnel Protocol
H
HLR: Home Location Register
I
IP: Internet Protocol
L
LLC: Logical Link Control
M
MAC: Medium Access Control
MCS: Modulation Coding Scheme
MFS: Multi-BSS Fast Packet Server
MS: Mobile Station
MSC: Mobile services Switching Center
N
NSS: Network Sub-System
P
PACCH: Packet Associated Control Channel
PAGCH: Packet Access Grant Channel
PBCCH: Packet Broadcast Control Channel
PCH: Paging CHannel
PCU: Packet Control Unit
PCUSN: Packet Control Unit Support Node
PDCH: Packet Data Channel
PDN: Packet Data Network
PDTCH: Packet Data Transfert Channel
Listes des abréviations
vii
PLMN: Public Land Mobile Network
PNCH: Packet Notifcation Channel
PPCH: Packet Paging Access Channel
PRACH: Packet Random Access Channel
PSTN: Public Switched Telephon Network
PTCCH: Packet Timing Control Channel
R
RACH: Rand Access Channel
RLC: Radio Link Control
S
SGSN: Serving GPRS Support Node
SM: Session Management
SNDCP: Sub network Dependent Convergence Protocol
T
TBF: Temporary Block Flow
TCP: Transport Control protocol
TDMA: Temporary Division Multiple Access
U
UDP: User datagram Protocol
UMTS: Universal Mobile Telecommunications System
V
VLR: Visitor Location Register
Introduction générale
1
Introduction générale
Les systèmes radio mobiles sont actuellement en pleine expansion dans la plupart des
pays du monde. En effet, les services offerts par ces systèmes sont innovants.
Le GSM est le standard pour les communications numériques le plus répandu.
Système de deuxième génération, il offre aux utilisateurs la téléphonie vocale, le fax et la
transmission de données avec un débit maximal de 9,6kbits/s. Ce débit a été perçu comme une
limitation importante qui empêche la croissance du réseau. Ainsi, la norme GSM est évoluée
pour permettre la transmission des données avec des débits plus importants et l’adoption de
nouveaux services dont l’accès à l’Internet.
Pour surmonter cette limitation, un nouveau service du GSM a été introduit à la fn des
années 99. Il s’agit du GPRS, qui présente un premier pas vers la troisième génération. Ce
service permet l’augmentation des débits de transmission en se basant sur un mode de
transfert par paquets.
Le GPRS est un service rajouté au réseau GSM existant. Son intégration nécessite la
mise en place d’une infrastructure IP basé sur la commutation de paquets. Ainsi, l’intégration
du GPRS nécessite l’introduction d’autres équipements, la confguration de ces équipements
et le dimensionnement des interfaces qui les relient.
Le but de ce projet est d’estimer les besoins en ressources BSS pour l’introduction du
GPRS, de prévoir la topologie BSS et de déterminer les importants indicateurs clés de
performance qui feront ensuite l’objet d’une analyse pour évaluer la performance du réseau
GPRS.
Pour satisfaire à ces besoins, nous allons développer un outil de dimensionnement des
ressources du sous-système radio du réseau GPRS.
Dans un premier volet, nous entamons la partie de l’état de l’art. Dans cette partie nous
nous intéressons à l’étude des principaux concepts pour l’intégration du GPRS ainsi qu’à
l’étude des principaux indicateurs de performance qui caractérisent un réseau GPRS.
Dans un second volet, nous élaborons, en se basant sur des modèles de trafc
appropriés, la procédure de base de dimensionnement des canaux PDCH et Gb. Cette
procédure de base sera ensuite adoptée pour l’implémentation de l’outil.
Finalement, nous entamons la spécifcation des besoins suivie par la description des
différentes phases de la conception et la présentation de la réalisation de l’outil.
Chapitre 1 : Etat de l’art
2
Chapitre 1 : Etat de l’art
1.1. Introduction
Le réseau GSM (Global System for Mobile communication) est conçu essentiellement
pour la transmission de la voix. Il est fondé sur la commutation de circuits, et ne permet pas
de dépasser un débit de 9.6 kbits/s en transmission de données.
La commutation de circuit nécessite l’établissement d’une communication au sein de
la cellule GSM, monopolisant ainsi un canal de communication qui ne peut pas être exploité
par un autre utilisateur. Ce mode de transfert est optimal seulement lorsque il s’agit d’un
transfert d’un volume important d’information. Mais dans le cas d’un transfert sporadique, ce
mode est peut effcace, car le temps d’utilisation des ressources ne présente qu’une partie du
temps total de la connexion.
En plus le débit, offert par le GSM, est insuffsant pour couvrir les nouveaux besoins
de transferts de données et défnit un frein à la diffusion des contenus Multimédias.
La technologie GPRS, greffée sur l’infrastructure GSM, est une solution intermédiaire
conçue pour l’augmentation des débits de transmission des données et l’optimisation de
l’utilisation des ressources.
Dans ce chapitre, nous présentons les différentes actions nécessaires pour l’intégration
du GPRS. Puis nous étudions les indicateurs de performance qui caractérisent un réseau
GPRS. Finalement, nous examinant la technologie EDGE, qui est une évolution du GPRS, et
nous présentons quelques statistiques sur les deux technologies.
1.2. L’intégration du GPRS
Le GPRS est un service supplémentaire rajouté au réseau GSM existant, qui permet la
transmission des données par paquet avec un débit élevé. Son intégration nécessite l’ajout de
certaines entités et des mises à jour au niveau des équipements du réseau GSM existant.
D’après une étude faite sur les solutions proposées par certains constructeurs, nous
remarquons que plusieurs architectures sont envisageables pour la mise en place de
l’infrastructure GPRS. L’opérateur doit, donc, adopter l’architecture qui permet de minimiser
les coûts de déploiement. En plus, il a besoin de prévoir l’impact de l’intégration du GPRS sur
le réseau GSM existant.
Chapitre 1 : Etat de l’art
3
1.2.1. Les entités à ajouter
Le GPRS est une technologie greffée sur l’infrastructure GSM sans aucune licence.
Elle utilise les mêmes fréquences GSM 900/1800/1900 Mhz, seule l’architecture est
sensiblement modifée. La fgure 1.1 présente l’infrastructure GPRS.
PDNGCSN
SGSN
PSTN
PCU
MSCTrafc en mode
circuit BTS
CCU
BTSCCU
BSC
GMSC
Trafc en mode paquet
GR
H/VLR
Entités GPRSEntités GSM
PDNGCSN
SGSN
PSTN
PCU
MSCTrafc en mode
circuit BTS
CCU
BTSCCU
BSC
GMSC
Trafc en mode paquet
GR
H/VLR
PDNPDNGCSN
SGSN
PSTNPSTN
PCU
MSCTrafc en mode
circuit BTS
CCU
BTSCCU
BSC
GMSC
PCU
MSCTrafc en mode
circuit BTS
CCU
BTSCCU
BSC
PCUPCU
MSCMSCTrafc en mode
circuit BTS
CCU
BTSCCU
BSC
BTSCCU
BTSBTSCCU
CCU
BTSCCU
BTSBTSCCU
CCU
BSCBSC
GMSCGMSC
Trafc en mode paquet
GR
H/VLR
Entités GPRSEntités GSM
Figure 1.1 L’infrastructure GPRS
L’implantation du GPRS nécessite l’ajout :
• de deux routeurs IP :
o SGSN : un routeur IP relié à un ou plusieurs BSS. Il gère les terminaux
présents dans une zone bien déterminée.
o Le GGSN : un routeur IP relié à un ou plusieurs réseaux de données. Il
permet l’interconnexion avec les réseaux externes et l’acheminement
des données venant de ces réseaux vers le SGSN du destinataire.
• d’un PCU intégré au sous-système radio, qui gère les fonctions de contrôle de
puissance, d’adaptation du débit, de transmission et d’acquittement.
1.2.2. Les mises à jour nécessaires
Pour l’intégration du GPRS et en plus des entités ajoutées, des mises à niveau sont
nécessaires au niveau de :
• BTS : implantation d’une fonction CCU qui permet d’appliquer le type de
codage décidé par le PCU,
• MSC/VLR : pour permettre à ce dernier de se connecter au SGSN, de
supporter le transfert de SMS à travers le GPRS et de gérer la mobilité
combinée (GSM et GPRS),
• HLR : pour lui permettre de se connecter au SGSN et de gérer la mobilité.
Chapitre 1 : Etat de l’art
4
Suite à ces mises à niveau, les équipements GSM peuvent supporter la norme GPRS
tout en assurant les mêmes fonctionnalités GSM.
1.2.3. Les différentes solutions de l’architecture BSS
Pour le déploiement du GPRS, plusieurs architectures du BSS fgurent sur le marché.
En effet, chaque constructeur opte pour une architecture spécifque pour implanter le PCU et
le connecter au SGSN.
1.2.3.1. L’implantation du PCU
L’intégration du GPRS dans le réseau GSM nécessite l’implantation d’un PCU dans le
sous-système radio. Le PCU peut être, géographiquement, situé dans la BTS, le BSC ou le
SGSN. Les solutions proposées par les constructeurs envisagent deux confgurations :
• le PCU intégré dans le BSC,
• le PCU externe au BSC.
Le tableau 1.1 regroupe des solutions PCU proposées par certains constructeurs ainsi
que la spécifcation caractérisant chaque solution.
Constructeur Solution Description
Alcatel [14] MFS : PCU externe
o Fournit les fonctionnalités du PCU et de
l’interface Gb,
o Composé d’au plus de 22 cartes GPU dont
chacune peut manipuler un BSC,
o La capacité d’une carte GPU est de 240
PDCH,
o Peut supporter des débits élevés (CS1 et CS2).
Nortel [10] PCUSN : PCU externe
o Fournit les fonctionnalités du PCU.
o Deux confgurations sont possibles : PCUSN-
12 et PCUSN-24. Chaque confguration peut
supporter 12 BSC.
Motorolla
[13] PCU externe
o Connecte un BSC à un SGSN
o Basée sur un bus PCI extensible de 30 à 3240
time slot.
o Peut supporter des débits élevés (CS1, CS2,
CS3 et CS4)
Chapitre 1 : Etat de l’art
5
Siemens [9] PCU intégré au BSC
o Une carte PCU est composée de deux cartes
PPXU,
o La capacité d’une carte PPXU est de 256
PDCH.
Tableau 1.1 Les caractéristiques du PCU par constructeur
1.2.3.2. La connexion Gb
L’interface Gb, dans un réseau GPRS, sert à connecter un ou plusieurs PCU à un
SGSN. Cette connexion peut être :
• dédiée : Il s’agit d’implanter un nouveau lien reliant le PCU et le SGSN. Ce
lien est réservé au transfert des paquets. L’inconvénient de ce mode est le coût
d’implantation élevé surtout dans le cas où la distance séparant les deux entités
est importante.
• mixte : Ce mode de connexion permet d’exploiter au maximum les liens déjà
existants du réseau GSM. En fait, i l s’agit de réserver des time slots de
l’interface Ater reliant le PCU au transcodeur pour transférer les paquets. Puis,
à partir du transcodeur, il y aura des liens Gb pour terminer le transfert des
paquets au SGSN. L’inconvénient de ce mode est l’utilisation de certaines
ressources réservées au réseau GSM ce qui diminue la capacité du réseau GSM
et peut engendrer une augmentation du taux de congestion de la voix.
1.2.4. L’impact sur le réseau GSM
Avec l’introduction du GPRS, un certain nombre de canaux radio sera nécessaire pour
faire écouler le trafc supplémentaire. Donc, un réseau, supportant déjà le trafc GSM, doit
être capable de supporter en plus le trafc GPRS. Ainsi, certaines extensions peuvent être
nécessaires pour permettre l’implantation du GPRS.
Dans cette partie, nous traitons les extensions possibles au niveau du sous-système
radio en étudiant l’impact de l’introduction du GPRS sur les TRX, les interfaces Abis et les
BSC du réseau GSM existant.
1.2.4.1. L’impact sur les TRX
Chaque cellule du réseau GSM, déjà déployée, comporte un ensemble de TRXs
permettant d’écouler le trafc généré. Pour déployer le GPRS, l’opérateur a besoin de savoir
s’il y a des canaux radio disponibles (non utilisés par le GSM) au niveau des TRX déjà
Chapitre 1 : Etat de l’art
6
installés. Si c’est le cas, alors le déploiement du GPRS n’a pas d’impact sur le sous-système
radio. Dans le cas contraire, il est nécessaire d’introduire un nouveau TRX et l’opérateur se
trouve face aux problèmes de densifcation d’un réseau.
1.2.4.2. L’impact sur l’interface Abis
Dans le cas où l’opérateur ajoute des TRX pour déployer le GPRS, il doit associer à
chaque nouveau TRX un time slot Abis (2 liens de 64 kbits/s) s’il se limite à l’utilisation du
CS-1 et CS-2 et deux time slots Abis dans le cas de l’utilisation du CS-3 et CS-4.
1.2.4.3. L’impact sur le BSC
Le contrôleur de station de base peut supporté, dans le cas où le PCU est intégré dans
le BSC, un nombre limité de PCU. En plus, le PCU peut manipuler un nombre limité de
canaux PDCH. Ainsi, la somme des PDCH actifs dans les cellules connectées à un BSC peut
dépasser la capacité totale de tous les PCU intégrés dans ce même BSC. Dans ce cas, il est
nécessaire d’ajouter un nouveau BSC.
L’opérateur a un intérêt de minimiser l’impact du GPRS sur le réseau GSM, dans le
but de minimiser les coûts de déploiement du GPRS, tout en garantissant la qualité de service
acceptable.
1.3. Les indicateurs clés de performance du GPRS Après la phase de déploiement d’un réseau cellulaire, l’opérateur commence à
analyser et améliorer la performance de son réseau pour garantir une qualité de service
acceptable. Cette performance est évaluée à travers l’analyse des compteurs et des indicateurs.
Les compteurs sont récoltés à travers des processus de mesures réalisées sur des intervalles de
temps et liées aux événements survenus sur un équipement du réseau. Les indicateurs sont
obtenus par une combinaison de plusieurs compteurs [2].
Le trafc GPRS, de type paquets, ne peut pas être contrôler de la même méthode que le
trafc GSM. Pour cette raison, on a besoin de défnir de nouveaux indicateurs de performance
spécifques au réseau GPRS.
Cette partie présente une vue générale sur les principaux indicateurs clés de
performance du réseau d’accès du GPRS ainsi que quelques exemples pour chaque catégorie
et chaque domaine.
Chapitre 1 : Etat de l’art
7
1.3.1. Vue générale
Les indicateurs GPRS peuvent être classés en trois principales catégories :
• Indicateurs de trafc : cette catégorie d’indicateurs évalue la charge du trafc
par interface (radio et Gb) et par canaux logiques (AGCH/PAGCH,
PCH/PPCH, UL/DL, PDTCH, et UL/DL PACCH).
• Indicateurs de qualité de service : cette catégorie d’indicateurs de performance
évalue le taux de succès ou d’échec par interface (radio, Atermux et Gb) et par
procédure (établissement d’un fux montant ou descendant, transfert des
données sur le lien montant ou le lien descendant et allocation ou réallocation
des ressources radio).
• Indicateurs de disponibilité des ressources : cette catégorie d’indicateurs
détermine la disponibilité et l’usage des ressources par un interface (Ater, Abis
et Gb) et par PCU.
La fgure 1.2 présente l’hiérarchie de la classifcation des indicateurs clés de
performance du réseau d’accès du GPRS.
Figure 1.2 Classifcation des indicateurs GPRS
1.3.2. Les indicateurs de trafc
Ces indicateurs permettent d’évaluer la charge du trafc écoulée sur les différentes
entités et interfaces du réseau GPRS. Ils fournissent les indications suivantes:
• Le nombre de transactions des demandes, succès et échec pour l’établissement
d’un fux montant ou d’un fux descendant,
Chapitre 1 : Etat de l’art
8
• La charge du trafc (données et signalisation) supportée par les canaux logiques
pour optimiser le dimensionnement des canaux,
• La charge du trafc qui concerne la procédure d’allocation des ressources,
• Le trafc supporté par l’interface Gb.
Ainsi, ces indicateurs de trafc peuvent caractériser les domaines du réseau d’accès
GPRS suivants :
• L’établissement des fux de données,
• Le transfert des données,
• L’allocation des ressources,
• L’interface radio,
• L’interface Gb.
Dans ce qui suit, nous présentons les principaux indicateurs de trafc par domaine.
1.3.2.1. Les inducteurs de trafc : établissement des fux de données
Ces indicateurs présentent des statistiques sur le trafc écoulé dû à l’établissement des
fux de données. Ces indicateurs traduisent:
• Le nombre des demandes d’établissement d’un fux de données avec ou sans
un PDCH maître pour chaque état d’un MS : état de veille ou état de transfert
de paquets,
• Le nombre des établissements d’un fux de données avec ou sans un PDCH
maître pour chaque état d’un MS : état de veille ou état de transfert de paquets,
• Le nombre des recherche de MS (paging) avec un canal GPRS-paquet par
rapport au nombre des recherches de MS avec un canal GSM-circuit.
1.3.2.2. Les indicateurs de trafc : transfert des données
Ce type d’indicateurs détermine la charge du trafc écoulé pour le transfert des
données. Ils fournissent à l’utilisateur des statistiques sur :
• Le nombre moyen et maximal des TBF simultanés
• Le débit utile et moyen par PDCH, TBF et cellule,
• Le débit utile maximal.
Chapitre 1 : Etat de l’art
9
1.3.2.3. Les indicateurs de trafc : allocation des ressources
Les indicateurs d’allocation des ressources, dérivant de la catégorie indicateurs de
trafc, présentent des informations sur l’allocation des ressources pour écouler le trafc. On
trouve parmi eux :
• Le nombre des canaux GSM-circuit et des PDCH maîtres utilisés pour la
demande ou la confrmation de l’allocation des ressources,
• Le nombre maximal, minimal et moyen des PDCH alloués dynamiquement.
1.3.2.4. Les indicateurs de trafc : interface radio
Il s’agit d’un ensemble de statistiques sur les charges (données et signalisation)
supportées par les canaux logiques du GPRS (PAGCH, PPCH, PRACH, PDTCH et PACCH)
et les canaux GSM-circuit (AGCH, CCCH, PCH, et RACH) utilisés par le service GPRS.
1.3.2.5. Les indicateurs de trafc : interface Gb
Pour ce type d’indicateurs, qui évaluent la charge du trafc écoulé au niveau de
l’interface Gb, on trouve les statistiques suivantes :
• Le nombre des octets LLC descendants abandonnés à cause d’une congestion,
• Le nombre des octets LLC descendants abandonnés à cause d’une suspension,
• Le nombre des octets LLC descendants bien routés,
• Le nombre des octets LLC descendants non routés.
1.3.3. Les indicateurs de qualité de service
Cette catégorie d’indicateurs caractérise trois domaines du réseau d’accès du GPRS.
Ces domaines sont l’établissement des fux de données, le transfert des données et l’allocation
des ressources.
1.3.3.1. Les indicateurs de QoS : établissement des fux de données
Ces indicateurs de qualité de service fournissent des indications correspondant à des
événements survenus lors de la phase de l’établissement d’un fux de données:
• Le taux de succès d’établissement d’un fux de données montant ou descendant,
• Le taux d’échec d’établissement d’un fux de données montant ou descendant,
• Le taux de blocage à l’établissement d’un fux montant ou descendant,
• Le taux de coupure après l’allocation d’un fux montant ou descendant,
Chapitre 1 : Etat de l’art
10
• L’échec d’établissement d’un fux de données montant ou descendant à cause
d’une congestion au niveau radio, interface Gb ou PCU.
1.3.3.2. Les indicateurs de QoS : transfert des données
Cet ensemble d’indicateurs présente des indications correspondant à des événements
qui ont des impacts sur la qualité de service qu’obtiendra l’utilisateur. Par exemple :
• La retransmission des blocs RLC,
• La perte des blocs RLC,
• La suspension d’un fux de données,
• La suspension de la liaison radio,
• La suspension de la liaison Gb,
• L’usage des types de codage.
1.3.3.3. Les indicateurs de QoS : allocation des ressources
Pour le domaine d’allocation des ressources, la qualité de service est évaluée par les
indicateurs suivants :
• Taux de succès d’allocation des PDCH,
• Echec d’allocation des PDCH maîtres,
• Echec d’allocation des PDCH esclaves,
• Taux de succès de réallocation des ressources pour l’établissement des fux de
données.
1.3.4. Les indicateurs de disponibilité des ressources
Il s’agit d’une autre catégorie des indicateurs de performance du réseau GPRS qui
informe l’utilisateur sur la disponibilité des ressources.
1.3.4.1. Les indicateurs de disponibilité des ressources : interface Ater
Ce type d’indicateurs traduit la disponibilité des canaux Ater qui dépend
essentiellement de la disponibilité des liens LAPD.
1.3.4.2. Les indicateurs de disponibilité des ressources : interface Gb
La disponibilité des canaux Gb est déterminée par l’analyse des indicateurs de
performance suivants:
• la disponibilité des PVC,
Chapitre 1 : Etat de l’art
11
• la disponibilité des BC,
• la disponibilité des BVC.
1.3.4.3. Les indicateurs de disponibilité des ressources : PCU
La disponibilité des ressources au niveau du PCU est déterminée à travers les
indicateurs qui déterminent les taux de congestion du PCU.
1.4. L’évolution du GPRS : EDGE
L’EDGE est l’évolution de la norme GSM et du système TDMA. Il peut être introduit
avec le déploiement:
• d’une infrastructure basée sur la commutation de paquets : EGPRS
• d’une infrastructure basée sur la commutation de circuits : ECSD
Dans cette partie, nous nous intéressons au réseau EDGE, nommé aussi EGPRS, basé
sur la commutation de paquets. En fait, ce dernier est une évolution du GPRS qui a pour but
de permettre des hauts débits sans avoir besoin à une licence 3G.
1.4.1. Architecture générale
L’EDGE est une extension du réseau GPRS. Seule le sous-système radio est
sensiblement modifé. La fgure 1.3 représente l’architecture de l’EDGE :
Figure 1.3 L’architecture de l’EDGE
Le déploiement de l’EDGE nécessite :
• la mise à niveau de la BSC et de la BTS,
• l’ajout d’un émetteur-récepteur au niveau de la BTS capable de supporter la
modulation EDGE.
Chapitre 1 : Etat de l’art
12
1.4.2. Comparaison EDGE/GPRS
L’EDGE est une nouvelle technologie qui permet, en spécifant des nouvelles
modulations, l’augmentation des débits offerts. Dans ce qui suit, nous présentons les
principales différences entre l’EDGE et le GPRS.
1.4.2.1. Technique de modulation
La modulation utilisée dans le GSM est la modulation GMSK, qui associe à chaque bit
un état. Pour atteindre des hauts débits par time slot, l’EDGE utilise la modulation 8PSK.
Avec cette modulation, on a huit états (voir fgure 1.8), la vitesse de modulation est la même
que pour la GMSK mais permet un débit instantané trois fois plus élevé, chaque état de
modulation transmettant l'information relative à trois bits. L’inconvénient de ce type de
modulation, c’est qu’elle est plus sensible au bruit, vue q’on a plus d’états.
Cette modulation permet donc d’évoluer le GPRS vers l’EDGE.
Figure 1.4 Apport de la modulation de l’EDGE
1.4.2.2. Type de codage
La capacité d’un time slot, dans le cas du GPRS, ne dépasse pas 21,4 kbits/s avec CS-
4. Pour le cas de l’EDGE, la capacité d’un time slot peut atteindre 59,2 kbits/s. En effet
l’EDGE défnit 9 autres types de codage (MCS1 jusqu’à MCS9) dont les quatre premiers
types utilisent la modulation GMSK, les autres utilisent la modulation 8PSK. La fgure 1.5
représente les types de codage GPRS et EDGE en fonction du débit d’un time slot.
Chapitre 1 : Etat de l’art
13
Figure 1.5 Types de codage du GPRS et de l’EDGE
1.4.2.3. Retransmission des paquets
Dans le réseau GPRS, lors de la réception d’une trame erronée, la retransmission de
cette trame ce fait avec le type de codage d’origine, avec lequel la trame est envoyée la
première fois. Pour le cas de l’EDGE, la retransmission se fait avec le type de codage adéquat.
Ceci est à cause de la fonction de réassemblage des paquets introduite avec la technologie
EDGE.
1.5. Des statistiques
Nous présentons dans cette section quelques statistiques sur l’état du GPRS et de
l’EDGE dans le monde.
1.5.1. Le GPRS dans le monde
Le GPRS est une technologie datant de la fn des années 1990. Les années 1997 et
1999 présentent les deux importantes périodes du GPRS et marquent une avancée vers les
premiers tests. Et c’est qu’à partir du juin 2000 que le GPRS est commercialisé pour la
première fois au Royaume-Uni.
Vers la fn de 2004, le service GPRS est commercialisé dans 72 pays par 172
opérateurs [12]. Plusieurs fournisseurs des réseaux mobiles ont proposés des solutions GPRS
qui sont déjà adoptées par certains opérateurs.
Chapitre 1 : Etat de l’art
14
Figure 1.6 Contrats GPRS par fournisseur (Mars 2005)
1.5.2. L’EDGE dans le monde
L’EGRS est apparu après le GPRS à la fn de l’année 2002. Vers la fn de 2004, il est
commercialisé dans 30 pays par 40 opérateurs [12]. D’après la fgure 1.7, on remarque que
l’EDGE est déployé surtout à l’Amérique.
Figure 1.7 L’EDGE dans le monde
Figure 1.8 Contrats EDGE par fournisseur (Mars 2005)
Chapitre 1 : Etat de l’art
15
1.6. Conclusion
Le service GPRS, rajouté au réseau GSM, permet la transmission des données par
paquets avec des débits élevés. Pour le déployer, l’opérateur a besoin d’introduire des
nouveaux équipements et d’effectuer des mises à jour. Il doit, donc, estimer les équipements
nécessaires, leurs confgurations et les liens qui les relient.
Ces besoins découlent des ressources de transmission nécessaires pour faire écouler le
trafc paquet. Dans ce projet, nous nous intéressons au sous-système radio (BSS) du GPRS.
Ainsi, nous avons besoins d’estimer les canaux PDCH et Gb nécessaires.
Dans le chapitre suivant, nous élaborons un modèle de base pour le dimensionnement
BSS du GPRS. Ce modèle va nous permettre d’estimer le nombre des canaux PDCH et Gb
nécessaires pour l’introduction du GPRS et par suite les équipements nécessaires et la
topologie du sous-système radio.
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
16
Chapitre 2 : Le modèle de dimensionnement BSS pour le
réseau GPRS
2.1. Introduction
Après l’étude des principaux concepts d’intégration du GPRS, nous allons établir,
dans ce chapitre, le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS.
Nous commençons par présenter la problématique relative au sujet traité. Puis, nous
étudions des travaux déjà réalisés et qui traitent le même problème envisagé dans ce projet.
A la fn, en se basant sur les avantages acquis par ces travaux, nous défnissons
l’approche de dimensionnement qui sera ensuite adoptée pour la spécifcation et la conception
de l’outil.
2.2. Problématique
Un opérateur, qui décide introduire le GPRS au sein de l’infrastructure existante de
son réseau GSM, se trouve face à plusieurs choix et plusieurs prédictions à faire qui
compliquent la tâche. En effet, pour implanter le GPRS, certains équipements seront ajoutés
au réseau GSM. Donc l’opérateur doit estimer les équipements nécessaires pour le
déploiement du GPRS et leurs confgurations. Dans ce projet, nous nous intéressons
essentiellement au sous-système radio du GPRS.
Une autre tâche, diffcile à réaliser, concerne la prédiction du trafc qui écoulera sur le
réseau GPRS. Ce réseau est conçu pour la transmission des données avec des débits élevés.
Donc, un opérateur, souhaitant intégrer le GPRS, a besoin de prévoir les services qui seront
adoptés par ces abonnés ainsi que les débits souhaités par ces derniers. Le cas de
TUNISIANA est plus complexe, vu que le GPRS n’est pas encore commercialisé en la
Tunisie. Ce qui fait aucune référence n’est disponible.
Suite à une première étude, ce trafc de données semble être moins régulier au niveau
de ses caractéristiques (taux d’arrivés, débits...) que le trafc de parole. Ce qui fait, les
formules d’Erlang B, utilisés pour le dimensionnement du réseau GSM, ne s’appliquent plus
dans le cas d’un réseau GPRS. Il s’agit donc de déterminer les paramètres et les règles de
dimensionnement à appliquer pour le dimensionnement BSS d’un réseau GPRS.
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
17
Les résultats de dimensionnement obtenus seront des données de base pour estimer les
équipements à introduire et leurs confgurations.
2.3. Etude et analyse de l’existant
Avant d’entamer l’élaboration du modèle, il est indispensable d’étudier les solutions
déjà adoptées sur le marché. Donc, il est nécessaire de voir les modèles de dimensionnement
BSS disponibles, pour le cas d’un réseau GPRS. Parmi, les modèles adoptés et les outils
existants sur le marché, nous présentons quelques un en précisant leurs avantages et leurs
inconvénients.
2.3.1. Le simulateur GPRSim
Le GPRSim [1] est un outil de simulation GPRS développé à l’université
technologique de Aachen. Il représente une solution purement logicielle, qui peut servir au
dimensionnement radio du réseau GPRS.
Ce simulateur représente un réseau GSM/GPRS avec sa pile protocolaire, des liens de
transmission, des canaux radio GPRS et un générateur de trafc. Pour un scénario de
simulation choisi, l’outil fournit des graphes de dimensionnement des PDCH.
2.3.1.1. Scénario de simulation
Un scénario de simulation est un ensemble de paramètres qui déterminent les
conditions de simulation désirées par l’opérateur. Comme exemple de scénario :
• BLER = 13.5%,
• Type de codage = CS-2,
• Mode de transmission LLC = mode avec acquittement,
• Capacité de traitement: recevoir 4 slots et émettre 1 slot,
• Taille d’une fenêtre LLC = 16 trames,
• Taille maximale d’une fenêtre de congestion (niveau TCP) = 8 kilos octets
• Taille maximale d’un segment = 536 octets,
• Période inactive entre deux sessions = 12 secondes,
• Trafc Internet : 70% e-mail et 30% www,
• Trafc WWW : nombre de pages par session suit une loi géométrique de
moyenne 5, l’intervalle de temps entre 2 pages suit une loi exponentielle
négative de paramètre 12 et la taille d’une page suit une loi log2-Erlang-k de
paramètres 3700.
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
18
• Trafc e-mail : la taille d’un mail suit une loi log2-normal de paramètre 10000.
• Nombre maximal de PDCH alloués dynamiquement = 8.
2.3.1.1. Confgurations des PDCH dédiés
En fxant le scénario de simulation désiré, le GPRSim fournit des graphes de
dimensionnement des PDCH dédiés.
Figure 2.1 Débit IP moyen offert à l’utilisateur [3]
Le graphe, de la fgure 2.1, présente le débit IP moyen offert à l’utilisateur en fonction
du trafc IP offert. Chaque courbe correspond à un nombre de canaux PDCH. Le graphe de
dimensionnement des PDCH est déduit à partir de ce graphe en divisant le trafc IP offert par
le nombre de PDCH approprié.
Figure 2.2 Graphe de dimensionnement des PDCH dédiés [3]
Pour déterminer le nombre des PDCH dédiés, il sufft d’appliquer le modèle présenté
dans la fgure2.3.
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
19
Volume à l’heure chargée par cellule
QoS (débit offert à l’utilisateur)
Nombre de PDCH
/3600 Graphe de dimensionnement
Capacité/PDCH Débit instantané /
Figure 2.3 Le modèle de dimensionnement des PDCH dédiés (GPRSim)
2.3.2. ESG-NetCOP
ESG-NetCOP [2] est une solution logicielle pour la planifcation, la confguration et
l’optimisation des réseaux mobiles (GSM, GPRS et UMTS). Elle permet :
• la planifcation du réseau GSM (BSS et NSS),
• la planifcation BSS/GPRS,
• la planifcation NSS/UMTS-CS,
• la planifcation UMTS/PS,
• la planifcation de la signalisation.
Planifcation BSS/GPRS
L’outil a besoin de récupérer des données représentant l’état actuel du réseau:
l’emplacement géographiques des BTS et des BSC, les liens BTS-BSC et BSC-BTS, les
confgurations des BTS,…
A l’aide de ces données, l’outil offre la possibilité d’analyser les capacités du réseau
d’accès. Il permet :
• l’estimation de la probabilité de blocage expérimentale à partir du nombre des
TCH disponibles dans la cellule,
• la détection du surdimensionnement des TRX,
• la détermination de l’étranglement du trafc,
• l’identifcation de la capacité de réserve au niveau de l’interface Abis et Ater,
• l’estimation du trafc par BSC/MSC.
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
20
Pour l’introduction du GPRS, l’outil offre plusieurs méthodes pour la mise à niveau
des BTS. Parmi ces méthodes:
• une mise à niveau basée sur l’infrastructure existante,
• une mise à niveau basée sur l’étranglement du trafc.
IL permet aussi l’allocation des PDCH et le dimensionnement de l’interface Gb.
En plus, cet outil, à l’aide d’un système d’information géographique, permet la
visualisation de l’architecture du réseau GPRS (voir fgure 2.4). Cette fonction:
• permet la visualisation de la distribution géographique des équipements,
• permet la visualisation des liens entre les différents équipements GPRS,
• facilite la récupération des informations concernant l’architecture,…
Figure 2.4 Exemple d’architecture GPRS visualisée par l’ESG-NetCOP [7]
2.3.3. L’approche du constructeur C1
Cette approche, adoptée par le constructeur C1, permet le dimensionnement du sous-
système radio du GPRS. Elle présente les méthodes de dimensionnement des PDCH et de
l’interface Gb.
Pour le dimensionnement de ces interfaces, ce constructeur a spécifé un modèle du
trafc GPRS et des profls d’abonnés.
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
21
2.3.3.1. Le modèle du trafc
Le modèle du trafc, adopté par le constructeur C1, défnit pour chaque classe
d’abonnés:
• le taux de pénétration dans la population GSM,
• les services GPRS,
• le taux de pénétration d’un service dans la population GPRS,
• le débit cible,
• le volume mensuel des données généré par un abonné pour chaque service.
2.3.3.2. Les profls des abonnés
Le constructeur C1 spécife pour chaque classe d’abonnés, un profl caractérisé par:
• le nombre de jours d’activité d’un abonné par mois,
• le taux de trafc écoulé par jour pendant les heures chargées,
• le nombre d’heures chargées par jour.
2.3.3.3. Dimensionnement des PDCH
=
/
Modèle du trafc
Approche
probabiliste
Débit IP maximal
Capacité IP d’un PDCH
Nombre de PDCH
Figure 2.5 Procédure de dimensionnement des PDCH (constructeur C1)
D’après la fgure 2.5, deux paramètres à déterminer : la capacité IP d’un PDCH et le
débit IP maximal.
• La capacité IP d’un PDCH :
La capacité RLC/MAC moyenne d’un PDCH dépend des types de codage utilisés. Elle
est calculée comme suit :
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
22
4
CSideDébitCSideobabilitéPrPDCH/moyenneCapacité
4
1
∑ ∗=
Certaines entêtes sont ajoutées à la trame RLC. Ce qui fait, la capacité IP d’un PDCH
est inférieure à sa capacité RLC/MAC. Le constructeur C1 a défni des facteurs F1 pour
différentes tailles de paquet. F1 représente, pour une taille donnée, le rapport entre la capacité
RLC/MAC d’un PDCH et sla capacité IP.
1FPDCH/moyennecapacitéPDCH/utileCapacité ∗=
• Débit IP maximal
Le débit IP maximal est calculé à l’aide de la fonction de distribution cumulative du
débit global instantané en supposant que le nombre d’abonnés instantanément en service suit
une loi binomiale. Ce débit dépend de la qualité de service désirée par l’opérateur c'est-à-dire
de la probabilité d’offrir un débit instantané à l’utilisateur est égal au débit cible.
Figure 2.6 Exemple d’une fonction de distribution cumulative du débit global
2.3.3.4. Dimensionnement de l’interface Gb
D’après la fgure 2.7, trois étapes sont à suivre pour le dimensionnement de l’interface
Gb: le calcul du débit IP maximal pour chaque BSC, la déduction du débit Gb maximal et
fnalement la détermination du nombre de time slots Gb en divisant le débit Gb maximal par
64 kbits/s.
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
23
Modèle du trafc
Approche probabiliste
Débit IP maximal
Les entêtes Gb
Débit Gb maximal
1Gb = 64 kbits/s
Nombre des canaux Gb
Figure 2.7 Procédure de dimensionnement Gb (constructeur C1)
• Débit IP maximal par BSC
Il est déterminé en suivant la même procédure décrite pour le calcul du débit IP
maximal. Sauf que, ce dernier est calculé par cellule.
• Déduction du débit Gb maximal
Le volume Gb est plus important que le volume au niveau IP à cause de l’ajout des
entêtes IP, SNDCP, LLC, BSSGP et NS et des informations de signalisation. Le constructeur
C1 a défni des facteurs F2 pour différentes tailles de paquet, qui représente le rapport entre le
débit Gb maximal et le débit IP maximal. Ainsi,
2FimalmaxIPDébitimalmaxGbDébit ∗=
2.3.4. L’approche du constructeur C2
Cette approche, adoptée par le constructeur C2, permet la modélisation du trafc GPRS.
Elle défni un modèle de trafc et des profls d’abonnés.
Le modèle de trafc, adopté par le constructeur C2, a pour paramètres :
• les classes d’abonnés,
• le taux de pénétration de chaque classe,
• le nombre de MMS envoyé par un abonné par mois,
• le volume des données généré par jour par abonné.
En plus, le constructeur C2 a défni un profl d’abonnés pour chaque service. Pour le
service MMS, le profl indique le nombre des jours d’activité d’un abonné par mois et le
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
24
nombre des heures chargées par jour. Pour le service accès aux données, le profl indique le
nombre des heures chargées par jour.
2.3.5. Récapitulation
Chaque approche, présentée dans ce qui précède, est caractérisé par des avantages qui
peuvent être exploités pour la spécifcation de notre approche de dimensionnement du sous-
système radio du réseau GPRS. Le tableau 2.1 regroupe les principales recommandations à
suivre pour la défnition de notre approche:
Approche recommandations
GPRSim
o L’utilisation d’un simulateur facilite la tâche de
dimensionnement et permet le choix du résultat
le plus performant,
o les conditions de l’environnement radio sont
prises en considération (surtout la dégradation
de la capacité réelle d’un PDCH),
ESG-NetCOP
La visualisation de l’architecture GPRS, offerte
par cet outil, est une option dans un outil de
dimensionnement.
Constructeur C1
o Le modèle du trafc GPRS et les profls
d’abonnés sont bien spécifés.
o La procédure de calcul du débit utile offert par
un PDCH est bien soignée. De même pour le
calcul du débit réel au niveau de l’interface G b,
Constructeur C2 Le modèle défni est orienté surtout pour le
dimensionnement du cœur du réseau.
Tableau 2.1 Approches et recommandations
A partir des approches présentées, on peut extraire aussi les principaux paramètres à
défnir pour le dimensionnement du sous-système radio d’un réseau GPRS. Le tableau 2.2
présente ces principaux paramètres.
Catégories Paramètres
BLER
Mode de transmission LLC Environnement radio
Type de codage
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
25
Classe d’abonnés
Taux de pénétration GPRS dans la population
GSM
Services offerts
Taux de pénétration d’un service dans la
population GPRS
Modèle du trafc
Volume mensuel généré par un abonné
Nombre de jours d’activité d’un abonné par
mois
Nombre d’heures chargées par jour Profl d’abonnés
Taux du trafc écoulé par jour pendant les
heures chargées
Capacité utile d’un PDCH
Débit global
Débit global au niveau Gb
Probabilité de satisfaction des abonnés
Règles de dimensionnement
Taille moyenne d’un paquet
Tableau 2.2 Paramètres de dimensionnement BSS du GPRS
2.4. Conception du modèle de dimensionnement BSS pour le
GPRS
Dans cette section, il s’agit de défnir, à partir des approches étudiées, une approche de
base qui permet de déterminer les besoins en ressources PDCH et Gb pour le déploiement du
réseau GPRS. Donc, il s’agit de défnir les paramètres qui seront prises en considération pour
le dimensionnement du sous-système radio du GPRS puis concevoir les règles d’ingénierie à
suivre et enfn simuler l’approche et analyser les résultats. Chaque fois que les résultats
obtenus sont insatisfaisants, l’approche sera améliorée. La fgure 2.8 résume la procédure de
recherche de l’approche de dimensionnement.
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
26
Oui
Approche de dimensionnement
Simulation
Résultats
Analyse
Validation de l’approche
Amélioration
Figure 2.8 Procédure de recherche de l’approche de dimensionnement
2.4.1. Premier modèle proposé
Une première approche simple est défnit pour le dimensionnement BSS pour le cas
d’un réseau GPRS. Certes les paramètres présents dans le tableau 2.2 permettent de défnir
une approche judicieuse, mais la spécifcation de certains paramètres semble diffcile surtout
qu’aucune donnée concernant le trafc GPRS et son impact n’est disponible.
2.4.1.1. Paramètres de dimensionnement
Cette première approche se base sur les paramètres illustrés dans le tableau 2.3.
Catégories Paramètres
Environnements radio Type de codage CS-2
Taux de pénétration GPRS dans la population GSM
Un seul service MMS
Trafc généré par abonné à l’heure chargée Modèle du trafc
Charge unitaire d’un MMS
Règle de dimensionnement trafc global généré à l’heure chargée au niveau de
chaque cellule et de chaque BSC.
Tableau 2.3 Les paramètres de dimensionnement de la première approche
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
27
Dans le but de déterminer le nombre de MMS reçus par un abonné GPRS, nous avons
défni un facteur F, qui présente le pourcentage du nombre de MMS par abonné par rapport au
nombre de SMS.
FabonnéparSMSdenombreabonnéparMMSdeNombre ∗=
Ainsi le trafc généré par un abonné à l’heure chargée est calculé comme suit :
MMSun'dmoyennetailleabonnéparMMSdenombreBHauabonnéparTrafc ∗=
Le trafc global généré à l’heure chargée (BH) est calculé comme suit :
abonnéparGSMtrafcGPRSdunpénétratiodetauxGSMabonnés'dNombreBHauglobalTrafc ∗∗=
2.4.1.2. Nombre de PDCH par cellule
Pour déterminer le nombre des PDCH nécessaires, il sufft de calculer le débit global
par cellule, comme le montre la fgure 2.9. Puis le diviser par la capacité d’un seul PDCH.
Trafc global généré au BH
/ 3600
Débit global Capacité d’un
PDCH /
Nombre de PDCH
Figure 2.9 Premier modèle proposé
2.4.1.3. Nombre de TS Gb par BSC
Pour déduire le nombre de time slots Gb nécessaires entre pour chaque BSC, il sufft
de calculer le débit global au niveau de chaque BSC, comme pour le cas de dimensionnement
des PDCH. Ensuite, ce débit global sera divisé par 64 kbits/s.
2.4.1.4. Simulation et observation
Faute de données marketing, nous étions obligé de négliger certains paramètres de
dimensionnement lors de la conception de cette première proposition. Ce qui a mené à des
faux résultats.
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
28
En se référant, à l’approche défnie par le constructeur C1, nous avons constaté
l’importance du paramètre «débit cible» pour le dimensionnement des ressources BSS du
GPRS. En fait, le débit cible, que l’opérateur désire offrir à l’abonné, traduit le temps
nécessaire pour servir l’abonné. Ce temps varie d’un service à un autre.
En plus, la distribution du trafc dans le temps n’est pas forcement uniforme. Donc,
pour calculer le débit global, il faut prévoir la distribution réelle du trafc dans le temps.
Dans le souci d’aboutir à des résultats plus corrects, il vaudrait mieux prendre en
considération la dégradation du débit théorique d’un PDCH. En effet, la capacité utile offerte
à l’abonné est inférieure à la capacité théorique vu les retransmissions possibles, en cas de
réception d’une trame erronée, et les entêtes ajoutées à une trame au cours de la transmission.
De même, il vaudrait mieux prendre en considération les débits réels supportés par
l’interface Gb. Puisque, au cours de la transmission des données du MS vers le SGSN, des
entêtes et des information de signalisation seront ajoutées.
2.4.2. Deuxième modèle proposé
Dans le but de concevoir l’approche de dimensionnement BSS du GPRS, cette
proposition vient améliorer la première proposition déjà présentée.
2.4.2.1. Modélisation du trafc GPRS
En se référant à la solution proposée par le constructeur C1, on peut adopter un modèle
dutrafc GPRS qui défnit deux types d’abonnés ordinaire et affaire. En effet, les besoins d’un
abonné affaire sont différents de ceux d’un abonné ordinaire.
Pour cette raison, il est plus judicieux de défnir pour chaque type d’abonnés :
• un profl qui représente le comportement de l’abonné. Ce profl spécife le
nombre de jours d’activité par mois, le taux du trafc journalier écoulé pendant
les heures chargées et le nombre des heures chargées par jour.
• un ou plusieurs services dont chacun est caractérisé par un taux de pénétration
dans la population GSM, un débit cible, un usage mensuel par abonné et une
charge unitaire.
Ainsi, le modèle du trafc GPRS peut être représenté par le tableau 2.4 et le tableau 2.5.
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
29
classe
d'abonnés Services
Taux de
pénétration Débit cible
Usage
abonné/mois
Volume
unitaire Kbyte
Service 1 10% 20kbits/s 10 300
Service 2 10% 30 kbits/s 20 100 Aff
aire
Service 3 5% 25 kbits/s 12 40
Service 1 2,5% 10 kbits/s 10 300
Service 2 2,5% 15 kbits/s 1 100
Ord
inai
re
Service 4 5% 20kbits/s 6 20
Tableau 2.4 Exemple d’un modèle de trafc GPRS
Classe
d'abonnés
Nombre de jours
actifs/mois Nombre de BH/jour Taux du trafc aux BH
Affaire 20 2 80%
Ordinaire 30 4 80%
Tableau 2.5 Exemple de profls d’abonnés
2.4.2.2. Dimensionnement des canaux PDCH
Le nombre de PDCH nécessaires est le rapport entre le débit global par cellule et la
capacité utile d’un PDCH. Il s’agit, donc, de déterminer la capacité utile d’un PDCH et le
débit global.
• La capacité utile d’un PDCH
La capacité utile d’un PDCH, qu’obtiendra un abonné, doit être calculé au niveau de la
couche application. Le tableau 2.6, représente les débits RLC d’un PDCH pour chaque type
de codage. Ces débits représentent le débit avec lequel la couche LLC peut communiquer
avec la couche RLC/MAC.
CS-1 8 kbits/s
CS-2 12 kbits/s
CS-3 14.4 kbits/s
CS-4 20 kbits/s
Tableau 2.6 Débit RLC par type de codage
Le débit RLC est un débit théorique, qui subit une dégradation due à la retransmission
des trames erronées. Le taux d’erreur sur les trames, représenté par le BLER, défnit le rapport
du nombre de trames erronées sur le nombre des trames reçues.
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
30
)BLER1(RLCDébitréelRLCDébit −∗=
Le débit RLC réel subit aussi une dégradation à cause des entêtes LLC, SNDCP et IP
ajoutées à un bloc RLC et qui représentent une charge inutile pour l’abonné. Ces entêtes ont
une taille moyenne de 0,24 kbits [4]. Donc, le coeffcient de dégradation D est calculé comme
suit :
24,0+=
paquetdumoyennetaille
paquetdumoyennetailleD
Ainsi, le débit utile au niveau application est égal :
DRLCréeldébitutileDébit ∗=
• Le débit global
Dans cette approche, est dans le but d’améliorer l’approche que nous avons défni,
nous proposons de défnir la distribution du trafc total généré par tous les abonnés GPRS
pour le calcul du débit global.
Pour cela, on peut supposer que le nombre d’abonnés simultanément en service suit
une loi binomiale. En effet, trois états sont possibles pour un abonné GPRS : « READY »,
« STAND BY » et « IDLE » [1]. Ces états sont assimilables à deux états : en service ou hors
service c'est-à-dire entrain d’utiliser des ressources radio (READY) ou non (IDLE et Stand
BY).
Donc l’événement à considérer est «abonné en service». Si ce n’est pas le cas, alors il
est hors service. La probabilité que l’événement se réalise à un instant donné est calculée
comme suit :
3600cibledébit
éeargchheure'làabonnépartransmisVolumep ∗=
La probabilité d’avoir k abonnés simultanément en service parmi N est donc :
)P1(pC)k(PkNkk
NN−∗∗= −
La probabilité d’avoir au plus k abonnés simultanément en service parmi N est la
fonction de répartition de la loi binomiale F(k).
∑ −∗∗=≤==
−k
0i
iNiiNN )p1(pC)kX(P)k(F
Ainsi, on peut tracer la courbe de F(k) en faisant varier k de 0 à N où N est le nombre
d’abonnés dans la cellule. Puis, en fxant la valeur de F(k) désirée, on peut déterminer k qui
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
31
est le nombre maximal d’abonnés simultanément en service. La valeur de F(k) choisie
représente la probabilité de satisfaction des abonnés.
Le débit global est donc le produit de k et le débit cible.
2.4.2.3. Dimensionnement des canaux Gb
La règle de dimensionnement des canaux Gb peut être aussi amélioré en tenant compte
de la différence entre le débit offert à l’abonné et le débit au niveau de l’interface Gb.
• Débit global
La même procédure utilisée pour le calcul du débit global spécifque à chaque cellule
sera utilisée, dans cette approche, pour le calcul du débit global spécifque à chaque BSC. Il
sufft de déterminer le nombre N des abonnés connectées aux BTS contrôlés par le BSC en
question et fxer la valeur de F(k) désirée.
• Débit global au niveau de l’interface Gb
Lors de la transmission des paquets, des informations seront ajoutées. Ces
informations sont principalement :
- les entêtes IP, SNDCP et LLC de taille 240 bits,
- les informations de signalisation représentant 6% de la taille de
l’information à transmettre,
- les entêtes BBSGP et NS de taille 320 bits.
Ainsi, le débit global sera multiplié par un coeffcient A pour déterminer le débit
global au niveau de l’interface Gb.
paquetdumoyenneTaille
32006,1)240paquetdumoyenneTaille(A
+∗+=
• Les canaux Gb
Le nombre de time slots Gb nécessaires pour supporter le trafc GPRS est donc :
64
GbniveauauglobalDébitGbslotsTime =
2.4.2.4. Simulation et observation
En simulant cette approche ainsi défnie, on obtient des nombres de time slots PDCH
et Gb acceptables. Mais, dans le but d’améliorer cette proposition, nous supposons que le
nombre d’abonnés simultanément en service suit une loi de poisson. En effet, lorsque N est
grande (dépasse 50) et p très faible (tend vers 0), une variable aléatoire, qui suit une loi
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
32
binomiale de paramètres (N, p), converge en loi vers une variable de poisson de paramètre
N*p [6].
2.4.3. Le modèle adoptée
Après l’amélioration des deux modèles proposés précédemment, nous avons aboutit à
adopter un modèle, qui satisfait aux besoins du service BSS, pour le dimensionnement BSS
du réseau GPRS. Dans ce modèle, nous supposons que le nombre d’abonnés simultanément
en service suit une loi de poisson de paramètre (N*p). Il s’agit donc de recalculer le débit
global par cellule et le débit global spécifque à chaque BSC. Puis déduire le nombre des
canaux PDCH et Gb nécessaires.
2.4.3.1. Amélioration de la deuxième proposition
• La loi de poisson
La loi de poisson est une loi d’une variable aléatoire entière positive qui satisfait à :
!ke)kX(P
kλ∗== λ−
• Exploitation de la loi de poisson
Dans le cas du GPRS, plusieurs services sont offerts dont chacun est caractérisé par
temps de service.
cibleDébit
unitaireeChservicedeTemps
arg=
Généralement, le service qui a un temps de service faible est plus exigeant en terme de
ressources. De ce fait, nous proposons de se limiter à déterminer le nombre d’abonnés
simultanément en service correspondant au service qui a le plus court temps de service. En
effet, si on détermine le nombre de tous les abonnés GPRS simultanément en service, on se
trouve face à plusieurs débits cibles. Ainsi le calcul du débit global n’est plus évident.
2.4.3.2. Présentation du modèle
En améliorant à chaque fois le modèle de base que nous avons défni au début, nous
avons pu défnir le modèle suivant basé sur:
o le calcul du débit global par cellule e par BSC,
o le calcul de la capacité utile d’un PDCH,
o le calcule du débit Gb global.
Dans ce qui suit, nous présentons la procédure retenue pour le calcul de ces paramètres.
Chapitre 2: Le modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS
33
• Débit global par cellule (ou BSC)
(Temps de service /3600) Nombre d’usage/abonné * Nombre d’abonnés * ? =
Loi de poisson de paramètre ?
Fonction de répartition de la
loi de poisson Probabilité de
satisfaction de l’abonné
Débit global
Données Marketing
Figure 2.10 Procédure de calcul du débit global
• Nombre de PDCH
D
celluleparglobalDébitPDCHcanauxdesNomnbre =
• Nombre des canaux Gb
64
A*BSCparglobalDébitGbcanauxdesNombre =
2.5. Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons défnit le modèle de dimensionnement qui sera adopté
pour l’estimation du nombre des canaux PDCH et Gb nécessaires. Au cours de la conception
de ce modèle, certains paramètres sont négligés. En fait, le trafc GPRS est irrégulier et la
défnition des paramètres de dimensionnement est complexe. En plus, ce modèle est un
modèle de base qui sera exploité pour le lancement du GPRS. Il présente le modèle à
implémenter pour la réalisation de l’outil DBMG.
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
34
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
3.1. Introduction
Après l’élaboration du modèle de dimensionnement BSS pour le réseau GPRS, nous
passons à développer l’outil DBMG «Dimensioning BSS Model for GPRS Network».
En génie logiciel, on distingue trois premières importantes phases dans le cycle de vie
d’un logiciel : la phase d’étude et de spécifcation, la phase de conception et la phase de
réalisation.
Dans la première phase d’étude et spécifcation des besoins, on établit les services du
système, les contraintes et les buts en consultant les utilisateurs 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. Finalement, la phase
de réalisation. Au cours de cette étape, on implémente la conception de l’application en un
ensemble de programmes ou d’unités de programmation.
Dans ce chapitre, nous présentons ces trois phases pour la réalisation de notre
application DBMG.
3.2. Spécifcation des besoins
Avant la phase de la conception, nous spécifons les besoins fonctionnels que l’outil
DBMG doit assurer. Ces besoins seront donc indispensables pour garantir la performance de
l’outil. Nous spécifons aussi d’autres besoins non fonctionnels, dont l’intégration améliore le
fonctionnement de l’outil.
3.2.1. Les besoins fonctionnels
Les six principales fonctions du DBMG sont :
• la saisie des données Marketing et techniques.
• la modélisation du réseau GSM/GPRS,
• le dimensionnement des canaux PDCH,
• le dimensionnement de l’interface Gb,
• l’aide sur quelques indicateurs clés de performance du GPRS,
• la visualisation de l’architecture du sous-système radio du GPRS.
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
35
3.2.1.1. Saisie des données Marketing et techniques
Pour réaliser les tâches spécifées, l’outil DBMG doit récupérer les données Marketing
et techniques.
• Saisie des données Marketing:
L’utilisateur de l’outil DBMG a besoin d’indiquer le modèle du trafc GPRS écoulé
sur le réseau en question. Pour cette raison, l’outil doit permettre à l’utilisateur de :
o ajouter, modifer ou supprimer une classe d’abonnés,
o ajouter, modifer ou supprimer un service GPRS appartenant à une classe
d’abonnés déjà défnie,
o affcher le modèle du trafc GPRS défni.
A chaque classe d’abonnés doit correspondre :
o un ou plusieurs services,
o un taux de pénétration,
o un nombre de jours d’activité par mois d’un abonné,
o un taux du trafc journalier écoulé pendant les heures chargées,
o un nombre d’heures chargées par jour.
A chaque service doit correspondre les paramètres suivants :
o un taux de pénétration dans la population GSM,
o un débit cible qui sera représenté par le débit que l’opérateur désire offrir à
l’abonné,
o un usage mensuel par abonné,
o une charge unitaire transmise au cours d’un usage.
La suppression d’une classe d’abonnés doit engendrer la suppression de tous les
services qui lui appartiennent.
• Saisie des données techniques:
L’outil doit récupérer des données caractérisant le réseau GSM existant et le trafc qui
le génère. Il doit assurer:
o l’import des données caractérisant les cellules.
o la saisie de la valeur moyenne du trafc GSM généré par un abonné ou
choix de la valeur par défaut. L’utilisateur doit avoir l’opportunité d’enregistrer ou de
modifer la valeur saisie.
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
36
3.2.1.2. La modélisation du réseau GPRS
Il s’agit de déterminer certains paramètres représentant le réseau GPRS. Ces
paramètres sont déduits des données Marketing et techniques.
• Détermination du nombre d’abonnés GPRS à l’heure chargée par service :
L’outil à réaliser doit calculer, pour chaque cellule, le nombre d’abonnés à l’heure
chargée par service.
abonné/moyenGSMTrafc
servicedunpénétratiodetauxmoyenGSMTrafcGPRSabonnés'dNombre
∗=
• Calcul du nombre d’usage d’un service par abonné :
L’outil doit calculer, le nombre moyen d’usage d’un service par abonné. Ce nombre
peut être déduit à partir du volume mensuel, que génère l’abonné, et son profl.
jourparBHdenombre*moisparactifsjoursdeNombre
BHsauxtrafcduTauxmoisparabonnéun'dUsageabonné/usage'dNombre
∗=
• Calcul du nombre d’usage d’un service dans chaque cellule:
Le nombre d’usage d’un service doit être calculé pour chaque cellule. Ce nombre est le
produit du nombre d’abonnés de ce service dans la cellule et du nombre d’usage de ce service.
• Calcul du temps de service :
L’outil doit déterminer le temps de service spécifque à chaque service. Ce temps est
calculé à partir du débit cible et de la charge unitaire transmise lors de l’usage du service en
question.
cibleDébit
serviceduunitaireeChservicedeTemps
arg=
• Détermination du service dont le temps de service est le plus court
(service_min).
3.2.1.3. Dimensionnement des PDCH
Le dimensionnement des PDCH revient à défnir le nombre de time slots PDCH
nécessaires pour supporter le trafc GPRS écoulé. Pour le déduire, l’outil doit permettre de:
• saisir la probabilité de satisfaction des abonnés ou défnir une valeur par défaut,
• saisir la taille moyenne d’un paquet IP ou défnir une valeur par défaut.
L’outil doit effectuer plusieurs opérations de calcul et affcher les résultats obtenus.
• Détermination de la capacité réelle d’un PDCH :
Pour calculer la capacité utile d’un PDCH, l’outil doit être capable de:
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
37
o Importer les données caractérisant l’environnement radio,
o Déterminer le type de codage approprié à chaque cellule en fonction de la
valeur du C/I en se référant au tableau 3.1.
C/I < 6 dB CS-1
6 dB < C/I <10 dB CS-2
10 dB < C/I <19 dB CS-3
19 dB < C/I CS-4
Tableau 3.1 Type de codage approprié en fonction du C/I
o Saisir la taille moyenne d’un paquet ou choisir la valeur par défaut.
o Déterminer la capacité réelle d’un PDCH de chaque cellule en fonction de
la taille moyenne d’un paquet et du type de codage utilisé par la cellule. Donc, en se référant
au tableau 3.2, l’outil doit déterminer le débit RLC d’un PDCH et ensuite le débit utile.
Type de codage Débit RLC
CS-1 8 kbits/s
CS-2 12 kbits/s
CS-3 15 kbits/s
CS-4 20 kbits/s
Tableau 3.2 Débit RLC en fonction du type de codage
24,0*)1(*/ +
−=paquetdumoyenneTaille
paquetdumoyenneTailleBLERRLCDébitPDCHréelDébit
• Détermination du débit maximal par cellule :
Un processus de calcul doit être implémenté pour que l’outil pourra déterminer le débit
maximal pour chaque cellule. Ce processus est présenté par les étapes suivantes :
o Détermination du paramètre de la loi de poisson λ tel que :
3600*cibleDébit*jourparBHdenombre*moisparactifsjoursdeNombre
min)_service(unitaireeargch*BHsauxtrafcdutaux*min)_service(moisparusage'dnombre*N=λ
o Traçage de la fonction cumulée F(k) du processus de poisson en faisant
varier k de 0 jusqu’au nombre total d’utilisateurs présents dans la cellule à l’heure chargée.
∑=
−
=k
j
j
j
ekF
0 !
*)(
λλ
o Détermination du nombre d’utilisateurs simultanément en service. Il s’agit
de déterminer la valeur de k qui lui correspond une valeur de F(k) est égale à la probabilité de
satisfaction. La valeur de k représente le nombre d’utilisateurs simultanément en service.
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
38
o Détermination du débit maximal par cellule
serviceenémenttansimulrsutilisateu'dnombre*min)_service(cibleDébitglobalDébit =
• Calcul du nombre des PDCH :
L’outil doit calculer le nombre de PDCH nécessaires pour supporter le trafc GPRS
écoulé sur chaque cellule. Ce nombre est déterminé en divisant le débit instantané par la
capacité utile d’un PDCH.
• Affchage des résultats :
L’outil DBMG doit offrir la possibilité d’affcher les résultats de dimensionnement des
PDCH. Il doit affcher le nombre de canaux PDCH obtenus pour chaque cellule.
3.2.1.4. Dimensionnement de l’interface Gb
Le dimensionnement des canaux Gb est une autre fonction primordiale, qui sera
assurée par l’outil. Cette fonction revient à déterminer le nombre de time slots Gb nécessaires.
Pour cela, l’outil doit importer certaines données nécessaires et faire certaines opérations de
calculs.
• Saisie du nombre total des abonnés GSM
• Import des données caractérisant chaque zone
• Calcul du débit global maximal par zone :
La même procédure de calcul sera utilisée pour la détermination du débit maximal
spécifque à chaque zone. Seules les entrées changent. C'est-à-dire la probabilité de
satisfaction des abonnés et les nombres totaux des utilisateurs simultanément en service qui ne
caractérisent plus une cellule mais plutôt une zone.
• Calculer le débit Gb global pour chaque zone :
L’outil à réaliser doit calculer le débit Gb global pour chaque zone. Il doit calculer le
coeffcient A. Puis le multiplier par le débit maximal au niveau de la zone en question.
paquetdumoyenneTaille
paquetdumoyenneTailleA
32,006,1*)24,0( ++=
• Calculer le nombre des canaux Gb nécessaires pour chaque zone :
L’outil doit calculer le nombre de time slots Gb nécessaires pour supporter le trafc
GPRS écoulé dans chaque zone. Ce nombre sera déduit du débit Gb au niveau de la zone en
question.
Si l’utilisateur a besoin de déterminer le nombre des canaux Gb au niveau de chaque
BSC, l’utilisateur doit importer les données caractérisant chaque BSC.
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
39
Pour déduire le nombre de canaux Gb au niveau de chaque BSC, l’implémentation de
la procédure de calcul suivante est indispensable :
• Calcul de la contribution du trafc supporté par BSC dans le trafc écoulé dans
la zone où le BSC est localisé.
• Calcul du nombre de time slots Gb au niveau de chaque BSC.
3.2.1.5. Visualisation de l’architecture GPRS
La visualisation de l’architecture du sous-système radio du GPRS revient
essentiellement à représenter :
o l’emplacement géographique des équipements BSS (SGSN, MFS, PCU,
BSC et BTS) sur la carte géographique de la Tunisie,
o les liens entre les équipements BSS du GPRS,
o les informations qui caractérisent chaque équipement.
Donc, l’outil à réaliser doit saisir les données représentatives de l’architecture du
réseau, et visualiser l’architecture GPRS selon les besoins de l’utilisateur:
o visualiser toute l’architecture du sous-système radio du GPRS,
o visualiser l’architecture des équipements appartenant à un fournisseur
précis,
o visualiser un MFS et les BSC qui y sont connectés,
o visualiser un équipement recherché (MFS, BSC ou BTS) et les détails qui
le caractérisent.
• Saisie des données :
L’outil doit importer les données représentant l’infrastructure du sous-système radio
du GPRS. Il doit importer:
o des données à propos du SGSN,
o des données à propos des MFS,
o des données à propos des BSC,
o des données à propos des Cellules.
• Visualisation de l’architecture :
L’outil doit offrir plusieurs choix à l’utilisateur :
o Présentation de l’architecture complète : c'est-à-dire l’emplacement des
équipements (SGSN, MFS, BSC et BTS) ainsi que les liens entre les équipements,
o Présentation de l’architecture des équipements appartenant à un
constructeur précis dont le nom sera choisi par l’utilisateur à partir d’une liste. Pour le cas
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
40
d’Alcatel, le MFS et les BSC qui y sont connectés seront affchés ainsi que les liens existants.
Pour le cas de Siemens les BSC seront affchés car les PCU sont intégrés dans les BSC.
o Présentation d’un MFS et les BSC qui y sont connectés ainsi que les liens
existant, le nom du MFS doit être choisi à partir d’une liste.
• Recherche d’un équipement et visualisation :
L’utilisateur doit avoir la possibilité de chercher un équipement bien spécifque, en
choisissant son nom d’une liste, pour voir son emplacement géographique et consulter
certaines informations qui le caractérisent. Il aura la possibilité de chercher un MFS, un BSC
ou un BTS.
3.2.1.6. L’aide sur quelques KPI du GPRS
L’utilisateur de l’outil, à part les résultas de dimensionnement qu’il aura, il a besoin
d’avoir une idée sur les importants KPI du GPRS. Donc, l’utilisateur doit avoir la possibilité
de choisir un indicateur clé de performance parmi une liste pour que l’outil lui affche sa
description, son domaine et les objets pour lesquels ces valeurs sont disponibles.
3.2.2. Les besoins non fonctionnels
D’autres fonctions peuvent être adoptées pour la réalisation de l’outil, dont la présence
améliore la performance de l’outil. Parmi ces fonctions nous citons:
• L’application des fonctions de statistiques sur les résultats de dimensionnement
des canaux PDCH pour déterminer le nombre minimal, maximal des PDCH et
le nombre des PDCH en cas de la congestion de la voix,
• L’application des fonctions de statistiques sur les résultats de dimensionnement
des Gb pour déterminer le nombre nécessaire de canaux dans les zones denses,
les zones moins denses et les zones à faible densité.
3.3. Conception
Après la spécifcation des besoins, nous entamons la phase conceptuelle. Nous
commençons tout d'abord par la présentation des différentes approches. En suite nous passons
à la conception détaillée qui vise à dégager le modèle conceptuel de données et le modèle
relationnel.
3.3.1. Choix de l’architecture
La première étape d’une conception est le choix de l’architecture de l’application. Une
grande variété d’architectures présente dans le monde de développement des systèmes
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
41
d’information. Parmi eux, nous allons choisir le type d’architecture satisfaisant les besoins
spécifés dans la partie précédente.
3.3.1.1 Architectures centralisées
Les architectures centralisées forment les premières variétés des architectures utilisées
pour mettre en œuvre des systèmes d’information. L’avantage de cette architecture est la
facilité d’administration. Mais elle présente un inconvénient majeur qui est la centralisation
des données, chaque utilisateur doit disposer de ses propres données.
3.3.1.2. Architectures client serveurs
Ce type d’architecture est constitué de deux parties : un client qui gère la présentation
et la logique applicative, un serveur qui stocke les données et une partie de la logique
applicative. L’inconvénient de cette solution est le nombre limité des connexions simultanées.
En effet, chaque session nécessite l’établissement d’une connexion indépendante.
3.3.1.3. Architecture multi tiers
Pour ce type d’architecture, il s’agit de séparer les opérations de stockage des données,
les traitements réalisés sur ces données et la présentation de ces données pour l’utilisateur.
L’avantage de cette solution est la facilité de déploiement.
3.3.1.4. Architecture retenue
D’après la spécifcation des besoins déjà élaborée, les données nécessaires pour le
fonctionnement de l’application ne demande pas un grand espace de stockage. En plus le
partage de données par plusieurs utilisateurs n’est pas un besoin fonctionnel. De ce fait,
l’architecture de notre application peut se limiter à une architecture centralisée.
3.3.2. Choix du système d’information
Le système d’information permet de défnir comment on devra représenter, par des
données, les types d’informations et les processus de traitements de ces informations qui sont
pris en compte pour la réalisation de l’application.
3.3.2.1. Système de fchiers
Un système d’information peut se présenter comme un ensemble de fchiers
regroupant chacun un ensemble de données homogènes. Dans ce cas, plusieurs problèmes se
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
42
posent tels que la décentralisation des données, la redondance des données et l’incohérence en
cas d’une mise à jour des données.
La gestion des données stockées dans les fchiers se fait grâce à un système de gestion
des fchiers (SGF).
3.3.2.2. Bases de données
Une base de données est un ensemble de données hétérogènes qui sont structurées et
accessibles par n’importe qui et à n’importe quelle moment. En fait c’est une collection de
fchiers reliés par des pointeurs. Donc, avec ce type de système d’information, la redondance
n’est plus envisageable.
La gestion de la base de données se fait grâce à un système de gestion des bases de
données (SGBD).
3.3.2.3. Solution retenue
Pour éviter la redondance des données et l’incohérence, nous optant pour un système
d’information basé sur les bases de données. En fait ce type de système d’information est plus
compatible avec l’application que nous visons réaliser.
3.3.4. Conception de la base de données
La conception d’une base de données consiste à défnir la structure sémantique des
données sans souci d’implantation en machine. Pour le faire, nous commençons par
rechercher toutes les entités qui peuvent être manipulés lors du fonctionnement de
l’application, lister pour chacune les attributs qui lui sont nécessaires pour défnir le modèle
conceptuel. Ensuite nous transformons le modèle conceptuel en modèle relationnel pour la
suppression des données redondantes.
3.3.4.1. Modèle conceptuel de la base de données
Les entités fgurant dans notre base de données sont :
• User_class : les attributs de cette entité sont les informations relatives aux
différentes classes d’abonnés,
• Profle : les attributs de cette entité sont les informations relatives aux profls
caractérisant chaque type d’abonnés,
• Service : les attributs de cette entité sont les informations relatives aux services
offerts à chaque classe d’abonnés,
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
43
• SGSN : les attributs de cette entité sont les informations relatives aux SGSN,
• PCU : les attributs de cette entité sont les informations relatives aux PCU
introduits dans l’infrastructure GSM existante à savoir son nom, sa capacité,
son constructeur,…
• BSC : les attributs de cette entité sont les caractéristiques des BSC. Parmi ces
caractéristiques, nous citons le nombre de cartes PCU intégrées pour
l’introduction du GPRS,
• Area : les attributs de cette entité sont les informations relatives aux différentes
zones de la Tunisie,
• Cellule : les attributs de cette entité sont les informations relatives aux cellules
y compris le trafc moyen à l’heure chargée.
Figure 3.1 Le modèle conceptuel de la base de données
3.3.4.2. Modèle relationnel de la base de données
Une fois que le modèle conceptuel de la base de données est établit, nous pouvons
déduire le modèle relationnel de notre base. La fgure 3.2 présente la formalisation
relationnelle relatif au modèle conceptuel déjà établi.
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
44
Figure 3.2 Le modèle relationnel de la base de données
3.4. Réalisation
Après avoir achevé l'étape de la conception, nous entamons la partie réalisation qui a
pour objectif d'exposer le travail fnal. Nous illustrons tout d'abord l'outil de réalisation de
l'application. Puis, nous exposons les interfaces homme/machine permettant la manipulation
de l'application.
3.4.1. Environnement de travail
3.4.1.1. Confguration matérielle
Pour la réalisation de cet outil, nous avons utilisé un micro-ordinateur doté d’:
• un processeur Pentium IV 2.4 GHz.
• un disque Dur de 40Go.
• une mémoire de 512 Mo
• une carte Graphique GeforceIV de 128Mo de RAM
3.4.1.2. Confguration logicielle
Ce projet a été réalisé sous Windows XP Professionnel en utilisant les outils suivants :
• Microsoft Offce 2000,
• Microsoft Visual Basic 6.0,
• MapBasic 5.0,
• MapInfo Professional 6.0.
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
45
3.4.2. Choix de la technique
3.4.2.1. Choix du langage de programmation
Pour le codage de l’application nous avons choisi d’utiliser les deux langages de
programmation suivant :
• le Visual Basic pour le développement des interfaces homme machine,
l’implémentation du modèle de dimensionnement du sous-système radio du
GPRS et de l’option d’aide sur les KPI du GPRS. Ce langage simple permet de
développer facilement des applications fonctionnant sur Windows ce qui est le
cas de notre application.
• le MapBasic pour l a programmation autour du MapInfo pour visualiser
l’architecture du sous-système radio du GPRS. En effet, le mapInfo est un outil
de type SIG bureautique généraliste qui permet de créer, manipuler et traiter de
l’information géographique.
3.4.2.2. Choix du SGBD
Le système de gestion de bases de données choisi est l’Access. En effet, notre base de
données est simple qui ne demande pas une grande performance du SGBD. En plus, l’Access
est disponible vu que nous travaillons sous Windows XP Professionnel.
3.4.3. Interfaces Homme machine
L’écran d’accueil de l’outil DBMG met à la disposition de l’utilisateur, comme le montre la
fgure 3.3, trois choix : le dimensionnement du sous-système radio du GPRS en cliquant sur le
bouton «BSS Dimensioning», la visualisation de l’architecture du sous-système radio du
GPRS en cliquant sur «GPRS Topology» et la consultation d’un aide sur les KPI du GPRS en
cliquant sur «GPRS KPI»
Figure 3.3 L’écran d’accueil du DBMG
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
46
3.4.3.1. L’action «BSS Dimensioning»
L’action «BSS Dimensioning» permet à l’utilisateur de
• introduire le modèle du trafc de son réseau GPRS : ajouter, modifer ou
supprimer une classe d’abonnés et ajouter, modifer ou supprimer un service
d’une classe d’abonnés déjà confgurée (voir fgure 3.4).
• lancer la procédure de dimensionnement des canaux PDCH ou des canaux Gb.
En effet ces deux procédures sont indépendantes.
Figure 3.4 L’interface «BSS Dimensioning»
Comme il est indiqué dans la spécifcation des besoins, pour le dimensionnement des
canaux PDCH ou des canaux Gb, l’utilisateur a besoin d’importer certaines données. En
cliquant, par exemple, sur la commande «Setting Data» du menu «Gb Dimensioning»,
l’utilisateur a la possibilité d’importer les données nécessaires pour le déroulement de la
procédure du dimensionnement des canaux Gb. Il sufft qu’il spécife le chemin du fchier
Excel qui représente le trafc par zone et celui qui représente le trafc par BSC.
Une autre commande «Dimension» du menu «Gb Dimensioning» permet de faire
dérouler la procédure de dimensionnement.
Pour l’affchage des résultats, en choisissant l’option «per area» de la commande
«Affch results» du menu «Gb Dimensioning», l’outil affche le nombre les canaux Gb
correspondant à chaque zone. Sinon, il peut choisir l’option «per BCS».
3.4.3.2. L’action « GPRS Topology »
L’action «GPRS Topology» permet d’appeler l’exécutable « DBMG.MBX » : la
fenêtre du MapInfo s’ouvre et un menu nommé «DBMG» fgure dans la barre des menus de
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
47
la fenêtre. Dans la barre des menus, fgurent trois commandes: la commande «File», la
commande «BSS Topology» et la commande «Find».
Dans la commande «BSS Topology» (voir fgure 3.5), l’utilisateur peut choisir
d’affcher toute l’architecture du sous-système radio du GPRS, d’affcher l’architecture des
équipements appartenant au fournisseur qu’il sélectionne ou d’affcher l’architecture d’un
MFS.
Figure 3.5 L’option « BSS Topology » du menu « DBMG »
Si, par exemple, l’utilisateur choisit de visualiser l’architecture d’un MFS alors il
sélectionne son nom d’une liste et il aura le MFS entouré des BSC qui lui sont connectés sur
la carte géographique de la Tunisie.
Figure 3.6 Exemple d’une architecture d’un MFS
Dans la commande « Find », l’utilisateur peut chercher un MFS, un BSC ou un BTS
(voir fgure 3.7).
Figure 3.7 L’option « Find » du menu « DBMG »
Si l’utilisateur a besoin de chercher un BSC, il sélectionne son nom d’une liste. Il aura
l’emplacement du BSC en question sur la carte géographique ainsi que quelques détails qui le
concerne (voir fgure 31)
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
48
Figure 3.8 Exemple d’un résultat de recherche d’un BSC
3.4.3.3. L’action « GPRS KPI »
L’action « GPRS KPI » offre la possibilité d’avoir de l’aide sur quelques KPI du
GPRS. L’utilisateur, en choisissant le nom de l’indicateur à consulter (voir fgure 3.9), il aura
la description de ce KPI, son domaine et les objets pour lesquels il est disponibles.
Figure 3.9 L’interface d’aide sur les KPI
3.5. Conclusion
Dans ce chapitre nous avons présenté les principales étapes de l’implémentation de
l’outil DBMG «Dimensioning BSS Model for GPRS Network». Nous avons commencé par
spécifer les différents besoins fonctionnels et non fonctionnels que l’outil doit assurer. Puis,
nous avons élaboré la phase de la conception de la base de données. Finalement, nous avons
entamé la phase de la réalisation de l’outil. Durant cette dernière phase, nous avons conçue
des interfaces simples qui facilitent la manipulation et l’exploitation de cet outil par
l’utilisateur.
Chapitre 3 : Implémentation du DBMG
49
Pour l’amélioration de la performance de cet outil, d’autres fonctions peuvent être
introduites à savoir l’extraction des valeurs réelles des KPI. En fait, ces valeurs seront fournit
par le sous-système de maintenance après la mise en service du GPRS.
Conclusion générale
50
Conclusion générale
Le DBMG est un outil de dimensionnement du sous-système radio du GPRS. En
exploitant les résultats qu’il fournit, l’opérateur peut décider les nouveaux équipements BSS à
introduire pour l’intégration du GPRS, les confgurations de ces équipements, leurs
localisations géographiques. En plus, l’utilisateur a la possibilité de s’informer sur les
importants KPI du réseau GPRS dont leur suivie et leur analyse, après la mise en service du
réseau, permet l’optimisation des résultats de dimensionnement.
Pour la réalisation de ce projet, nous avons commencé par présenter les principales
actions pour l’intégration du réseau GPRS. Ensuite, nous avons entamé une étude sur les
principaux KPI du GPRS. Cette étude théorique nous a permis d’approfondir nos
connaissances et aussi de mieux comprendre la problématique traitée par ce projet. Ensuite,
nous avons entamé une étude de l’existant pour l’élaboration d’un modèle de base pour le
dimensionnement des canaux Gb et PDCH du réseau GPRS. Cette étude a traité certaines
solutions de dimensionnement disponibles sur le marché. Suite à cette étude, nous avons
spécifé les besoins en adoptant le modèle déjà défni. Après la spécifcation des besoins, nous
avons entamés la phase de conception et puis la phase de réalisation. Ainsi, nous avons arrivés
à la fn de ce projet.
Les diffcultés de ce projet résident essentiellement dans la phase de la recherche du
modèle de dimensionnement du sous-système radio du GPRS. Surtout que le GPRS n’est pas
encore commercialisé en Tunisie et aucune référence n’est disponible.
Le modèle de dimensionnement, ainsi défni, est un modèle de base que nous avons
adopté pour la réalisation de cet outil. Ce modèle se base sur les paramètres de dimensionnent
(marketing et techniques) disponibles. Mais, avec la mise en place du réseau GPRS, d’autres
paramètres seront disponibles et peuvent intervenir pour la défnition des règles de
dimensionnement. Ainsi, le modèle peut être amélioré et répondre à d’autres besoins comme
l’optimisation du réseau GPRS.
Bibliographie
51
Bibliographie
Livres et Articles
[1] Sami Tabbane, Xavier Lagrange, Philipe Godlewski, « Réseaux GSM-DCS », Hermes,
Paris, 1999.
[2] Sami Tabbane, « Ingénierie des réseau cellulaires », Hermes, Paris, 2002.
[3] Peter Stuckmann et Oliver Paul, «Dimensioning Rules for GSM/GPRS Networks», in
Proceedings of the 10th Aachen Symposium on Signal Theory (ASST 2001), Aachen,
September 2001.
[4] Manuel confdentiel du constructeur C1.
[5] Manuel confdentiel du constructeur C2.
[6] G.Saporta, « Théories et méthodes de la statistique », Editions Technip, Paris, 1978.
Sites Web
[7] www.esg.de
[8] www.ericsson.com
[9] www.siemens.com
[10] www.nortelsnetworks.com
[11] www.mobileisgood.com
[12] www.worldgsm.com
[13] www.motorolla.com
[14] www.alcatel-sbell.com.cn
Annexe
52
Annexe
A.1. Le réseau GSM
Le GSM est un système cellulaire numérique de télécommunications mobiles. Il assure
un service mobile de voix et de données compatibles avec les réseaux téléphoniques fxes. Il
est caractérisé par un accès très spécifque par l’intermédiaire d’une liaison radio.
A.1.1. L’architecture du réseau GSM
Un réseau GSM est constitué de trois sous-systèmes (fgure A.1) : le sous-système
radio (BSS), le sous-système réseau (NSS) et le sous-système opérationnel (OSS). Pour
permettre l’interconnexion entre les différentes entités de ces sous-systèmes, des interfaces
logiques sont défnies par les organismes internationaux.
Figure A.1 L’architecture du réseau GSM
A.1.1.1. Les sous-systèmes du GSM
Chaque sous-système du réseau GSM regroupe un ensemble d’équipement permettant
des fonctions spécifques.
Le sous- système radio : BSS
Le sous-système radio regroupe plusieurs BSC et plusieurs BTS. Le BSC assure la
gestion des ressources radio pour une ou plusieurs BTS. La BTS assure la gestion des stations
mobiles d’une ou plusieurs cellules et elle assure la transmission radio avec la station mobile.
Annexe
53
Le sous- système réseau: NSS
Le sous-système réseau du réseau GSM comprend des commutateurs et des bases de
données qui contiennent les fonctions nécessaires à l’établissement des appels et à la gestion
de la mobilité. Ces entités sont:
• le MSC (Mobile Services Switching Center): il s’agit d’un commutateur qui
assure la gestion de la mise en route et la gestion du codage de tous les appels
directs et en provenance de différents types de réseaux.
• le HLR (Home Location register): il s’agit d’un enregistreur de localisation
nominale qui stocke toutes les données relatives aux abonnés.
• le VLR : il s’agit d’un enregistreur de localisation des visiteurs qui mémorise
de façon temporaire les données concernant tous les abonnés qui appartiennent
à la surface géographique qu’elle contrôle.
• le TC (Transcoder): c’est un équipement, qui réalise la conversion « parole
numérisé à 13 kbits/s » à « parole numérisé à 64 kbits/s » et une partie de
l’adaptation de débit pour les données utilisateurs.
• l’EIR (Equipement Identity Register) : il s’agit d’une base de données qui
vérife si le mobile a ou il n’a pas le droit d’accès au système.
• l’AUR (Authentifcation Center): il s’agit d’un centre d’authentifcation qui
vérife si le service est demandé par un abonné autorisé et protége l’abonné des
violations indésirables du système.
Le sous-système opérationnel : OSS
On distingue deux centres d’exploitation et de maintenance :
• l’OMC-S : centre d’exploitation et de maintenance du sous-système réseau. Il
supervise, détecte et corrige les anomalies du NSS,
• l’OMC-R : centre d’exploitation et de maintenance du sous-système radio. Il
exploite et maintient la partie radio du réseau GSM.
A.1.1.2. Les interfaces dans le réseau GSM
Les différentes entités du réseau GSM assurent des fonctions complémentaires et
chacun obéit à des normes spécifques. Les interfaces entres chaque deux équipements du
réseau GSM sont les suivantes :
• l’interface Um : appelé aussi air ou radio, entre la MS et le BTS, utilisée pour
le transport du trafc et des données de signalisation.
Annexe
54
• l’interface Abis : entre le BSC et la BTS, utilisée pour le transport du trafc et
des données de signalisation.
• l’interface A : entre le BSC et le MSC pour le transport du trafc et des
données de signalisation.
• l’interface C : soit entre le GMSC et le HLR pour interrogation du HLR pour
un appel entrant, soit entre le SM-GMSC et le HLR pour interrogation du HLR
pour un message court entrant.
• l’interface D : entre le VLR et le HLR, permet la gestion des informations
relatives aux abonnés et leurs localisations.
• l’interface E : soit entre le MSC et le SM-GMSC pour le transport des
messages soit entre deux MSC pour l’exécution du Handover.
• l’interface G : entre deux VLR, permet la gestion des informations relatives
aux abonnés.
• L’interface F : entre un MSC et l’EIR, permet la vérifcation de l’identité du
terminal.
• l’interface B : entre le MSC et le HLR
• l’interface H : entre le HLR et l’AUC, permet l’échange des données
d’authentifcation
A.1.2. Les canaux logiques du GSM
On distingue deux grandes classes de canaux logiques du réseau GSM : les canaux
dédiés et les canaux non dédiés. Un canal logique dédié fournit une ressource réservée à un
mobile. Un canal logique non dédié est simplex et partagé par un ensemble de mobiles. Le
tableau 3.4 représente les canaux logiques du GSM et leurs fonctions :
Catégories Nom Fonctions
FCCH Calage sur les fréquences porteuses
SCH Synchronisation et identifcation Canaux de broadcast
BCCH Information système
PCH Appel du mobile
RACH Accès aléatoire du mobile
AGCH Allocation des ressources Canaux de contrôle commun
CBCH Messages courts diffusés
SDCCH Signalisation Canaux dédiés de contrôle
SACCH Supervision de la liaison
Annexe
55
FACCH Exécution du handover
Canaux de trafc TCH Transfert de la voix
Tableau A.1 Les canaux logiques du GSM
A.2. Le GPRS
A.2.1. Les avantages du GPRS
La technologie GPRS apporte des améliorations comparativement à la norme GSM,
elle permet des débits élevés, l’optimisation de l’utilisation des ressources en adoptant le
mode de transfert par paquets et l’introduction de nouvelles applications.
A.2.1.1. Les débits de transmission élevés
Le GPRS peut utiliser plusieurs time slots (jusqu’à 8) sur une seule trame TDMA
contrairement au GSM, qui ne peut utiliser qu’un seul time slot par trame TDMA. IL utilise
ces time slots de façon dynamiques et peut donc offrir un débit beaucoup plus important que
celui offert par le GSM. En plus, le GPRS défnit quatre schémas de codage: CS-1, CS-2, CS-
3 et CS-4, chacun d’entre eux fournissant un niveau de correction d’erreur différent et une
bande passante effective sur le même canal radio.
CS-1 CS-2 CS-3 CS-4
1 slot 9,05 kbits/s 13,4 kbits/s 15,6 kbits/s 21,4 kbits/s
8 slot 72, 4 kbits/s 107,2 kbits/s 124,8 kbits/s 171,2 kbits/s
Tableau A.2 Les types de codage GPRS
Le débit théorique peut atteindre donc 171,2 kbits/s. Mais le débit utile qu’obtiendra
l’utilisateur est moins faible vu les erreurs de transmission et les encapsulations nécessaires. Il
est de l’ordre de 40 kbits/s.
A.2.1.2. L’utilisation de la commutation de paquets
Le GPRS est basé sur la commutation de paquet, c'est-à-dire qu’il n’y a pas de
réservation d’une voie de communication permanente entre les deux interlocuteurs. Les
données à transférer sont découpées par paquet avant la transmission de la communication,
puis regroupées intégralement à leur arrivée. Donc les ressources radio ne seront utilisées que
lorsque des données transitent de et vers le terminal GPRS, libérant ainsi les ressources radio
pour les autres utilisateurs. Ainsi, la disponibilité est plus importante. La facturation ne peut
plus reposer au temps de communication mais au volume des données transférées.
Annexe
56
A.2.1. 3. L’introduction de nouvelles applications
Les débits importants offerts par le GPRS, autorisent des nouvelles applications. En
effet, cette technologie est une solution aux diffcultés rencontrées jusqu’à présent avec le
réseau GSM notamment sur :
• La vitesse de transmission des données,
• Les limitations de rédaction des SMS.
Parmi ces applications, nous citons :
• la navigation sur Internet à partir d’un portable ou d’un PDA,
• l’envoi et la réception de photos,
• l’envoi et la réception de SMS classiques ou composés de textes plus longs que
160 caractères,
• l’accès à un réseau Intranet,
• la télémétrie,…
A.2.2. Les interfaces dans le GPRS
L’ajout des entités GPRS à l’infrastructure GSM existante entraîne la spécifcation des
interfaces suivantes (voir Figure A.2):
• Gb : défnie entre le PCU et le SGSN,
• Gc : défnie entre le GGSN et le HLR pour interroger le HLR lors de
l’activation d’un contexte PDP,
• Gd : défnie entre le SGSN et le SMS-GMSC et entre le SGSN et le SMS-
IWMSC pour l’échange de messages courts,
• Gf : défnie entre le SGSN et l’EIR pour la vérifcation de l’identité du
terminal,
• Gi : défnie entre le GGSN et un PDN pour le transfert de données,
• Gn : défnie soit entre deux SGSN pour la gestion de l’itinérance, soit entre le
SGSN et le GGSN pour le transfert de données,
• Gp : défnie entre deux GSNs (SGSN ou GGSN) pour la liaison inter-opérateur,
• Gr : défnie entre le SGSN et le HLR pour la gestion de la localisation,
• Gs : défnie entre le SGSN et le MSC/VLR pour la gestion coordonnée de
l’itinérance entre GSM circuit et GPRS.
Annexe
57
SGSN
SGSN
GGSN Autre PLMN
GGSN
BTS BSC
PCU
HLRMSC/VLR
SMS-GMSCSMS-IWMSC
UmAbis
Gb
Gn
Gp
EIR
Gf
Gn
GsA Gd
Gr
PDNGi
E
D
C
Gc
SGSN
SGSN
GGSN Autre PLMN
GGSN
BTS BSC
PCU
HLRMSC/VLR
SMS-GMSCSMS-IWMSC
UmAbis
Gb
Gn
Gp
EIR
Gf
Gn
GsA Gd
Gr
PDNGi
E
D
C
Gc
Figure A.2 les interfaces du réseau GSM/GPRS
A.2.3. L’architecture en couches
Dans cette section, nous présentons la pile protocolaire entre le terminal mobile et le
GGSN. En fait, un MS gère des piles protocolaires situées dans deux plans différents :
• Plan de signalisation
• Plan de transmission
Le plan de signalisation sert à assurer la gestion de la mobilité quant au plan de
transmission, il sert à transférer les données utilisateurs. Cependant, seuls les sommets de ces
deux piles sont différents. Dans le plan de signalisation, on trouve au sommet de la pile la
couche GMM surmontée des couches SM et GSMS. Dans le plan transmission, on trouve au
sommet de la pile la couche SNDCP.
Figure A.3 Pile protocolaire dans le plan de données
Annexe
58
Pour établir une voie de communication entre le MS et le GGSN, on utilise deux
protocoles :
• Le protocole LLC entre le terminal et le SGSN,
• Le protocole GTP entre le SGSN et le GGSN.
A.2.4. Les canaux logiques
Pour transmettre des paquets sur le canal radio, le terminal GPRS doit les transformer
en bursts qui seront multiplexés sur des canaux physiques PDCH (Packet Data Channel).
Dans ces canaux, on peut transmettre plusieurs types de messages relatifs à plusieurs
canaux logiques présentés dans le tableau A.3.
Canal de trafc PDTCH Transmettre les données utilisateurs
PACCH
Transporte les acquittements, le contrôle de
puissance et indique les futurs PDTCH qui
seront alloués à un mobile pour la
transmission.
PTCCH Transporte les valeurs d’avance en temps
pour un groupe de mobile.
PBCCH Diffuse des informations systèmes.
PPCH Permet l’appel du mobile.
PRACH Permet l’accès.
PAGCH Permet l’allocation des ressources.
Canal de contrôle
PNCH Pour l’appel du groupe.
Tableau A.3 Canaux logiques du GPRS
Un canal PDCH peut être maître ou esclave, il est maître lorsqu’il transporte des
canaux de contrôle communs (PBCCH, PPCH, PRACH, PAGCH) et éventuellement des
canaux PDTCH, PACCH et PTCCH). Un PDCH est esclave lorsqu’il transporte des canaux
PDTCH, PACCH et PTCCH. Le récepteur ne connaît le type de canal qu’en décodant le bloc
et en interprétant l’entête MAC/RLC.
Le GPRS peut aussi utiliser les canaux GSM (BCCH, PCH, RACH, AGCH) pour
l’accès aléatoire et la diffusion des informations systèmes.
Annexe
59
A.2.5. La gestion de la mobilité
A.2.5.1. Etats GPRS
Dans le GPRS, un mobile peut avoir trois états : l’état « repos », l’état « surveillance »
et l’état « prêt ».
• L’état repos : correspond à un mobile éteint ou hors réseau,
• L’état « surveillance » : correspond à un mobile attaché au réseau GPRS et qui
envoie régulièrement des mises à jour de sa zone de routage au SGSN,
• L’état « prêt » : correspond à un mobile en cours de réception ou d’émission
des paquets.
REPOS(GPRS IDLE)
SURVEILLANCE
(STAND-BY)
PRÊT
(READY)
Mobile non joignable
Mobile joignable
Attachement
GPRS au réseau
Détachement GPRS
Transmission ou réception des données
Hors temps ou forçage
Détachement GPRS ou hors temps
REPOS(GPRS IDLE)
SURVEILLANCE
(STAND-BY)
PRÊT
(READY)
Mobile non joignable
Mobile joignable
Attachement
GPRS au réseau
Détachement GPRS
Transmission ou réception des données
Hors temps ou forçage
Détachement GPRS ou hors temps
Figure A.4 Etats d’une station mobile en GPRS
A.2.5.2. Les contextes GPRS
Dans le cadre de la gestion de la mobilité du GPRS, on défnit la notion de contextes.
Les contextes introduits dans GPRS sont liés à l’ensemble des informations caractéristiques
d’un abonné relativement à :
• sa mobilité, contexte MM (Mobility Management).
• ses données, contexte PDP (Packet Data Protocol).
Le contexte MM
Le contexte MM contient tous les paramètres liés à la gestion de la mobilité, au
terminal mobile et à la sécurité :
• l’IMSI (International Mobile Subscriber Identity) et le P -TMSI (Packet
Temporary Mobile Station Identity), qui permettent d’identifer l’abonné,
• l’état de la mobilité de l’abonné : repos, surveillance ou prêt,
• l’identifant du SGSN, qui est l’adresse du SGSN servant le terminal mobile.
Annexe
60
Le contexte PDP
Le protocole PDP est spécifque aux données paquet. On lui associe un contexte et une
adresse. Chaque adresse PDP est décrite par un contexte PDP dans le terminal mobile, le
SGSN et le GGSN.
Un contexte PDP est l’ensemble des informations qui sont stockées dans le mobile, le
SGSN et le GGSN pour permettre l’échange de données avec un réseau PDP [1]. Il contient
principalement :
• le type de réseau PDP utilisé (X.25, IP,…),
• l’adresse PDP du terminal,
• l’adresse IP du SGSN courant où se trouve l’abonné,
• le point d’accès au service réseau utilisé,
• la qualité de service négociée.
Un contexte PDP doit être créé afn que l’abonné puisse émettre ou recevoir des
données.
A.2.6. Etablissement d’un fux de données montant
Deux procédures dont défnies pour l’établissement d’un fux de données montant: la
procédure en 1 phase et la procédure en 2 phases.
• Accès en une seule phase : l'utilisateur envoie une requête en accès aléatoire
sur le canal PRACH (Packet Random Access CHannel) en précisant sa
demande. Le réseau lui envoie un paquet d'acquittement sur le canal PAGCH
(Packet Access Grant CHannel) et réserve les ressources nécessaires au
transfert sur la voie montante.
• Accès en deux phases : l'utilisateur envoie une requête en accès aléatoire sur le
canal PRACH en précisant sa demande. Puis, après avoir reçu une réponse de
la part du réseau, le mobile envoie la description complète des ressources dont
il a besoin au réseau. Enfn, ce dernier, lui répond par un paquet d'acquittement
et réserve les ressources nécessaires au transfert sur la voie montante. Cet
accès présente l'avantage d'éviter systématiquement les collisions.
Si le mobile ne reçoit aucune réponse avant un certain laps de temps, il abandonne et
peut tenter un nouvel essai. Cependant, il se peut que le réseau ait reçu la requête du mobile
mais qu'il ne puisse pas la. Pour éviter cette situation, le réseau envoie un message au mobile
lui indiquant qu'il se trouve sur une fle d'attente et qu'il disposera de ses ressources
ultérieurement.
Annexe
61
A.2.7. Etablissement d’un fux de données descendants
L’appel est initié par le réseau par l’envoi d’un message de paging sur le PPCH
(Packet Paging Channel). Le mobile répond en envoyant une requête en accès aléatoire sur le
canal PRACH. Le réseau lui envoie un paquet d'acquittement sur le canal PAGCH (Packet
Access Grant CHannel) et réserve les ressources nécessaires au transfert sur la voie
descendante (fgure A.5).
Figure A.5 Connexion réseau GPRS-MS