!!!! merci qos drive test
DESCRIPTION
QoS GPRSTRANSCRIPT
Cycle de formation des ingénieurs en Télécommunications Option :
Réseaux et Services Mobiles
Rapport de Projet de fin d’études
Thème :
Conception et développement d’un outil d’aide à l’analyse des indicateurs qualité
d’un réseau GPRS
Réalisé par :
M’BARKI Rachid
Encadrants :
M. Mohamed Ayadi (SUP’COM)
M. Mohamed Cheikh (GET Wireless)
Travail proposé et réalisé en collaboration avec
Année universitaire : 2006/2007
Dédicaces
« Louange à Allah qui nous a guidés à ceci. Nous n'aurions pas été guidés, si Allah ne nous avait pas guidés ».
A mon cher Père Ramadhan A ma chère Mère Naoua
A mes chers frères Ammar, Med Hedi, Med Habib et Khaled
A mes chères sœurs Kalthoum, Salwa, Nour El Houda, Najoua et Soumaya
A mes chers amis Makram, oncle Mohsen, Lazhar, Mohsen, Oussama, Nizar, Sassi, Hamza, Said,
Sofien, Jamel… A tous ceux que j’aime et qui m’aiment,
Je dédie ce travail.
Rachid
Remerciement
Je tiens tout d’abord à remercier Mr. Hatem Boulabiar, président directeur général de GET
Wireless pour son chaleureux accueil au sein de sa société, pour ses qualités humaines et ses conseils.
J’adresse également mes sincères remerciements à Mr. Mohamed Cheikh, ingénieur radio à GET
Wireless, qui n’a épargné aucun effort pour le bon déroulement de ce travail, avec ses remarques et
ses consignes qui m’ont été d’un grand apport.
J’insiste pour exprimer toute ma reconnaissance à Mr. Mohamed Ayadi, docteur en radio mobile à
SUPCOM, pour son suivi, sa disponibilité et ses précieux conseils qu’il m’a prodigués le long de ce
projet.
Je tiens également à exprimer ma profonde gratitude à Mr. Oussama Alibi, directeur technique à
GET Wireless pour son incontestable contribution à l’accomplissement de ce projet.
Je ne manque pas de remercier, avec beaucoup d’égard et de différence, tout l’équipe de GET
Wireless : Elyes, Anis, Aymen, Walid, Sami…, qui m’ont toujours aidé et m’ont offert une agréable
ambiance de travail.
Je m’acquitte, enfin, volontiers d’un devoir de gratitude et de remerciements à tous mes
enseignants pour la qualité de l’enseignement qu’ils ont bien voulu me prodiguer durant mes études
afin de me fournir une formation efficiente. Et nous espérons que nôtres conduite et notre
apprentissage ont laissé une bonne impression de Sup’com et affirme son image de marque.
Avant Propos
Dans le cadre de ma formation d’ingénieur au sein de l’Ecole Supérieure des
Communications de Tunis (SUPCOM), option « Réseaux et services mobiles », je suis mené à
effectuer ce projet de fin d’études qui représente l’accomplissement de mon second cycle
d’études supérieures dans le cadre de la préparation de diplôme d’Ingénieur en
télécommunications.
Ce projet a été effectué en collaboration entre GET Wireless et l’école supérieure des
communications de Tunis.
GET Wireless est une société à responsabilité limitée (S.A.R.L.) crée en 2001 spécialisée
dans l’ingénierie des télécommunications et elle a comme mission :
Déploiement des réseaux cellulaires,
Mesure radio,
Optimisation des réseaux cellulaires,
Service à valeur ajouté (VAS).
Le projet que nous avons mené a pour but de concevoir et de développer un outil
informatique qui permet d’automatiser la procédure d’analyse des indicateurs qualité de
l’interface radio du réseau GSM/GPRS.
Cahier de Charge du Projet
1. Cadre du projet
Lors d’une mesure drive test, l’ingénieur radio est appelé à récupérer les mesures
effectuées sur l’interface radio, les interpréter et les analyser. Ceci permet à l’ingénieur de
constater l’état de la qualité du réseau GPRS et lui offre la possibilité de faire une étape d’analyse
et d’optimisation de ce réseau.
L’objet de ce projet de fin d’études est de concevoir et développer un outil d’aide à l’analyse des
indicateurs qualité d’un réseau GPRS.
2. Travail demandé
Il s’agit de concevoir et de développer un outil qui consiste à automatiser la procédure
d’analyse des indicateurs QoS d’un réseau GPRS.
Le travail demandé est de lire, traiter, étudier statistiquement et analyser les données récupérer à
partir d’un fichier de mesure de format standard obtenu suite à une mesure drive test du réseau
GPRS.
3. Plan de travail
1. Etude bibliographique sur l’interface radio, l’architecture et les fonctionnalités du réseau
GSM/GPRS.
2. Etude sur la qualité de service dans le réseau GSM/GPRS en spécifiant :
Les techniques de Drive test et les critères d'évaluation de la qualité de service,
Les techniques de supervision de la QoS,
Les indicateurs de clés de performances (KPI) d’un réseau GSM/GPRS.
3. Spécification des besoins fonctionnels de l’outil
4. Conception de l’outil avec UML (outil de conception Rational Rose).
5. Développement de l’outil en C++ (Outil de programmation Visual .net).
6. Test et validation de l’outil.
Mots clés : GSM, GPRS, QoS, drive test, indicateurs, développement C++.
vi
Tables Des Matières
Liste Des Figures ____________________________________________________________ ix
Liste Des Tableaux ___________________________________________________________ xii
Introduction générale _________________________________________________________ 1
Chapitre I : Introduction au réseau GPRS ________________________________________ 3
Introduction __________________________________________________________________ 3
I.1. Rappels sur le réseau GSM (Global System for Mobile communications) _______________ 3
I.2. Le réseau GPRS (General Packet Radio Service) _________________________________ 5
I.2.1. Concepts de base du GPRS (General Packet Radio Service) ______________________ 5
I.2.2. Fonctionnalités et services du réseau GPRS ___________________________________ 6
I.2.3. Architecture de réseau GPRS ______________________________________________ 7 I.2.3.1. Le terminal mobile ___________________________________________________ 8 I.2.3.2. Le sous système radio BSS _____________________________________________ 9 I.2.3.3. Le sous système réseau NSS __________________________________________ 10 I.2.3.4. Les interfaces du réseau GSM/GPRS ____________________________________ 11 I.2.3.5. Architecture en couche de réseau GPRS _________________________________ 12
I.2.4. L’interface radio de réseau GPRS __________________________________________ 16 I.2.4.1. Les canaux dans le réseau GPRS _______________________________________ 16 I.2.4.2. Schémas de codage canal _____________________________________________ 18 I.2.4.3. La gestion de l’itinérance _____________________________________________ 19
Conclusion __________________________________________________________________ 23
Chapitre II : Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS _________________________ 24
Introduction _________________________________________________________________ 24
vii
II.1. Gestion de la qualité de service dans les réseaux cellulaires ________________________ 24
II.1.1. Définition et intérêt de la qualité de service _________________________________ 24
II.1.2. Critères d’évaluation de la qualité de service ________________________________ 25
II.2. Qualité de service dans le réseau GSM ________________________________________ 26
II.2.1. Mesures de la QoS dans le réseau GSM ____________________________________ 26
II.2.2. Indicateurs qualité du réseau GSM ________________________________________ 28
II.3. Qualité de service dans le réseau GPRS ________________________________________ 32
II.3.1. Classe de qualité de service QoS __________________________________________ 32 II.3.1.1. Précédence _______________________________________________________ 33 II.3.1.2. Classe de fiabilité __________________________________________________ 33 II.3.1.3. Classe de délai ou de retard ___________________________________________ 34 II.3.1.4. Classe de débit ____________________________________________________ 35
II.3.2. Supervision de la qualité de service ________________________________________ 36 II.3.2.1. Mesures Drive test GPRS ____________________________________________ 37 II.3.2.2. KPI GPRS ________________________________________________________ 40
II.3.3. Paramètres radio ______________________________________________________ 41
Conclusion __________________________________________________________________ 43
Chapitre III : Spécification des besoins et Conception de l’outil ______________________ 44
Introduction _________________________________________________________________ 44
III.1. Spécification des besoins __________________________________________________ 44
III.1.1. Statistiques de couverture _______________________________________________ 45
III.1.2. Statistiques de qualité __________________________________________________ 45
III.1.3. Statistiques du rapport C/I ______________________________________________ 46
III.1.4. Statistiques d’interférence ______________________________________________ 46
III.1.5. Statistiques des schémas de codage CS ____________________________________ 47
III.1.6. Statistiques des débits de transmission des données ___________________________ 47
III.1.7. Statistiques sur les erreurs de transmission _________________________________ 49
III.1.8. Statistiques des canaux PDCHs __________________________________________ 49
III.1.9. Statistiques liées aux états de session ______________________________________ 49
viii
III.1.10. Statistiques liées aux services GPRS _____________________________________ 50
III.2. Conception de l’outil ______________________________________________________ 52
III.2.1. Diagramme de cas d’utilisation __________________________________________ 53
III.2.2. Diagramme de classes _________________________________________________ 54
III.2.3. Diagramme de séquence et de collaboration ________________________________ 57
Conclusion __________________________________________________________________ 59
Chapitre IV : Développement et test de l’outil ____________________________________ 60
Introduction _________________________________________________________________ 60
IV.1. L’environnement informatique de développement _______________________________ 60
IV.2. Développement de l’outil __________________________________________________ 61
IV.2.1. Interface d'accueil ____________________________________________________ 62
IV.2.2. Etude de cas réels _____________________________________________________ 63 IV.2.2.1. Analyse de couverture ______________________________________________ 63 IV.2.2.2. Analyse de qualité de signal _________________________________________ 64 IV.2.2.3. Analyse d’interférence ______________________________________________ 65 IV.2.2.4. Analyse de schéma de codage ________________________________________ 67 IV.2.2.5. Analyse de débit __________________________________________________ 69 IV.2.2.6. Analyse des erreurs de transmission ___________________________________ 72 IV.2.2.7. Analyse des canaux PDCH __________________________________________ 75 IV.2.2.8. Autre Analyses ___________________________________________________ 79
Conclusion __________________________________________________________________ 82
Conclusion générale & perspective______________________________________________ 83
Annexe ____________________________________________________________________ 85
Bibliographie _______________________________________________________________ 89
ix
Liste Des Figures
Figure I.1 : Architecture type d’un transfert de données en GSM ________________________ 3
Figure I.2 : Caractéristique d’une session Web _______________________________________ 5
Figure I.3 : Architecture d’un réseau GPRS _________________________________________ 8
Figure I.4 : Plan d’échange de données entre le réseau fédérateur GPRS et la MS __________ 12
Figure I.5 : Plan d’échange de signalisation entre le réseau fédérateur GPRS et la MS _______ 15
Figure I.6 : Structure de la multitrame GPRS _______________________________________ 16
Figure I.7 : GPRS Attach _______________________________________________________ 20
Figure I.8 : Les états de mobilité en GPRS _________________________________________ 21
Figure I.9 : Activation d’un contexte PDP à l’initiative du mobile _______________________ 23
Figure II.1 : Chaine de mesure Drive Test __________________________________________ 28
Figure II.2 : Processus d’analyse _________________________________________________ 43
Figure III.1 : Diagramme de cas d’utilisation de l’outil ________________________________ 53
Figure III.2 : Diagramme de classe de l’outil________________________________________ 55
Figure III.3 : Diagramme de séquence de l’outil : Analyse des mesures ___________________ 57
Figure III.4 : Diagramme de séquence de l’outil : Analyse de l’interférence _______________ 58
Figure III.5 : Diagramme de séquence de l’outil : Estimation des débits et BLER GPRS ______ 58
Figure III.6 : Diagramme de séquence de l’outil : Analyse des connexions GPRS___________59
Figure IV.1 : Interface principale de Visual .net _____________________________________ 60
Figure IV.2 : Schéma synoptique de l’outil _________________________________________ 61
Figure IV.3 : Fichier de mesure __________________________________________________ 61
x
Figure IV.4 : Interface d'accueil de l’outil _________________________________________ 62
Figure IV.5 : Etude de la couverture ______________________________________________ 63
Figure IV.6 : Histogramme de couverture __________________________________________ 64
Figure IV.7 : Etude de la couverture ______________________________________________ 64
Figure IV.8 : Histogramme de qualité de signal _____________________________________ 65
Figure IV.9 : Etude de l’interférence ______________________________________________ 66
Figure IV.10 : Histogramme d’interférence _________________________________________ 66
Figure IV.11 : Etude du rapport C/I _______________________________________________ 67
Figure IV.12 : Histogramme du rapport C/I _________________________________________ 67
Figure IV.13 : Etude des schémas de codage ________________________________________ 68
Figure IV.14 : Histogramme des schémas de codage en UL et DL _______________________ 68
Figure IV.15 : Etude de débit LLC en UL et DL _____________________________________ 69
Figure IV.16 : Histogramme de débit LLC en UL et DL _______________________________ 70
Figure IV.17 : Etude de débit RLC/MAC en UL et DL ________________________________ 71
Figure IV.18 : Histogramme de débit RLC/MAC en UL et DL _________________________ 71
Figure IV.19 : Débit GPRS moyen en UL et DL _____________________________________ 72
Figure IV.20 : Etude de BLER LLC en UL et DL ____________________________________ 73
Figure IV.21 : Histogramme de BLER LLC en UL et DL ______________________________ 73
Figure IV.22 : Etude de BLER RLC/MAC en UL et DL _______________________________ 74
Figure IV.23 : Histogramme de BLER RLC/MAC en UL et DL ________________________ 75
Figure IV.24 : Statistique de BLER moyen en UL et DL ______________________________ 75
Figure IV.25 : Taux d’utilisation des canaux PDCH en UL et DL _______________________ 76
Figure IV.26 : Etude des autres statistiques _________________________________________ 76
Figure IV.27 : Pourcentage d’utilisation des TS en UL et DL ___________________________ 77
Figure IV.28 : Type des blocs RLC/MAC pour 1 et 2 TS alloués en DL __________________ 77
xi
Figure IV.29 : Type des blocs RLC/MAC pour 3 et 4 TS alloués en DL __________________ 78
Figure IV.30 : Type des blocs RLC/MAC pour 1 seul TS alloué en UL ___________________ 78
Figure IV.31 : Histogramme de Taux d’attachement au réseau GPRS ____________________ 79
Figure IV.32 : Histogramme de taux d’activation de contexte PDP ______________________ 79
Figure IV.33 : Histogramme de taux de mise à jour de localisation ______________________ 80
Figure IV.34 : Histogramme du GRR state _________________________________________ 80
Figure IV.35 : Histogramme des états de session ____________________________________ 81
Figure IV.36 : Histogramme d’activité TBF en UL et DL ______________________________ 81
xii
Liste Des Tableaux
Tableau I.1 : Débit par TS par CS _________________________________________________ 19
Tableau II.1 : Principaux indicateurs de qualité de service ______________________________ 25
Tableau II.2 : Exemple de convention de niveau de champ _____________________________ 28
Tableau II.3 : Correspondance entre RxQual et BER __________________________________ 29
Tableau II.4 : Exemple de convention de Rxqual _____________________________________ 29
Tableau II.5 : Correspondance entre FER et RXQUAL ________________________________ 30
Tableau II.6 : Hypothèses de QoS pour GSM (valeurs typiques) _________________________ 32
Tableau II.7 : Classes de priorités _________________________________________________ 33
Tableau II.8 : Classes de fiabilité _________________________________________________ 34
Tableau II.9 : Classes de délai ____________________________________________________ 34
Tableau II.10 : Classes de débit pic. _______________________________________________ 35
Tableau II.11 : Classes de débit moyen. ____________________________________________ 36
Tableau III.1 : Seuils de couverture _______________________________________________ 45
Tableau III.2 : Seuils de qualité radio ______________________________________________ 46
Tableau III.3 : Seuils C/I ________________________________________________________ 46
Tableau III.4 : Seuils de débit de transfert __________________________________________ 48
Tableau III.5 : Seuils BLER _____________________________________________________ 49
Introduction générale
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 1
Introduction générale
Les évolutions technologiques dans le monde ne cessent de s’accentuer à haute cadence,
notamment pour les systèmes de télécommunications mobiles. Durant ces dernières années, les
réseaux radio mobiles ont eu une expansion sans précédent en termes de capacité et en nombre
d’abonnés. La norme GSM, Global System for Mobile communication, représente de nos jours le
système de télécommunications mobile le plus étendu et le plus répandu à travers le monde.
Initialement, le système GSM a été conçu pour offrir principalement un service de téléphonie
orienté circuit et permet aussi le transfert des données à un débit limité de 9,6 kbit/s.
Puisque les nouvelles tendances sont axées sur les nouveaux services, nous citons la
transmission de données et les réseaux à haut débit, lesquels ont nécessité l’évolution de ce
système pour qu’il supporte le HSCSD, High Speed Circuit Switched Data, fondé sur la
commutation de circuit puis le GPRS, General Packet Radio Service, fondé sur la commutation
de paquets. L’expérience a montré l’échec du mécanisme HSCSD pour sa consommation énorme
de ressources, et a retenu le mécanisme GPRS vu ses performances notables. Selon cette stratégie
les opérateurs ont adopté en perspective proche de la norme GPRS.
Le réseau GPRS vient donc se greffer sur le réseau GSM avec lequel il partage les
ressources. Il fournit des services orientés paquets pour transmettre des données sur l'interface
radio avec un débit utilisateur nettement supérieur à celui offert par le réseau GSM. Ce type de
réseau supporte plusieurs trafics non homogènes et satisfait plusieurs contraintes de qualité de
service. Cette dernière représentait le souci de tout opérateur.
C'est dans ce contexte que porte notre projet intitulé "Conception et développement d’un
outil d’aide à l’analyse des indicateurs qualité d’un réseau GPRS" dans lequel nous tenons à
étudier les performances du réseau GPRS. Cela a nécessité des fichiers recueillis sur l'interface
radio, qui constitue l'élément fondamental pour laquelle la qualité de service sera évaluée, à l'aide
de mesures drive-test et des indicateurs de performances (KPI) qui seront calculés à partir des
indicateurs GPRS.
L’analyse des fichiers de mesure permet d’apporter d’énormes informations quant au
fonctionnement du réseau et de ses performances. Aussi, les KPI présentent une gamme
d’indicateurs qui couvrent différents aspects de performances du réseau en matière de trafic, de
Introduction générale
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 2
coupure, d’interférence. Toutefois, les indicateurs KPI et les mesures terrains sont
complémentaires pour évaluer la qualité de service du réseau permettant entre autres une analyse
détaillée, variée et causale des principaux phénomènes et problèmes rencontrés dans le réseau
GPRS.
Dans le présent document, nous nous sommes particulièrement intéressés à donner dans
un premier chapitre un aperçu sur la norme GSM/GPRS. En fait, nous avons présenté
l’architecture du réseau GSM/GPRS en termes de sous systèmes radio et réseau. De plus, nous
avons exposé certains principes de base et fonctionnalités de ce réseau.
Dans le deuxième chapitre, nous tenons à étudier la qualité de service, en particulier, dans
la norme GPRS. Cette notion a été illustrée par l’exposition des indicateurs de qualité de service
(drive test), des paramètres GPRS et des seuils de qualité de service GPRS.
Dans le troisième chapitre, nous décrivons les spécifications des besoins fonctionnels de
l’outil ainsi que sa conception détaillée.
Et finalement, nous passons au développement de l'application et ceci en introduisant en
première partie l'environnement de développement, qui sera au biais de l’environnement Visual
.net, et en deuxième partie nous donnons quelques résultats des statistiques effectués sur des
mesures.
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 3
Chapitre I : Introduction au réseau GPRS
Introduction
Ce chapitre met l’accent sur le fonctionnement du réseau GPRS en insistant sur les techniques
employées sur la voie radio. Nous présenterons tout d'abord quelques concepts utiles d'un réseau
GSM classique pour introduire par la suite celle d'un réseau GPRS.
I.1. Rappels sur le réseau GSM (Global System for Mobile communications)
Le réseau GSM est le premier réseau de radiotéléphonie cellulaire numérique défini par la
norme européenne ETSI. Il est conçu essentiellement pour la transmission vocale, en mode
circuit, que se soit entre les abonnés mobiles ou entre les abonnés mobiles et les abonnés du
réseau téléphonique commuté publique (RTCP ou PSTN).
À l’instar des codecs qui transforment le signal de parole en un train de bits, le GSM a
normalisé dès ses premières phases de développement des interfaces pour les données.
Figure I.1 : Architecture type d’un transfert de données en GSM [6]
Pour fiabiliser la connexion de données, un protocole de reprise sur erreur, RLP (Radio
Link Protocol) est mis en œuvre entre le TAF et l’IWF (Voir figure I.1) et est fondé sur le
principe du selective repeat ARQ (Automatic Repeat reQuest) qui ne retransmet que les paquets
erronés qui sont vérifiés par le CRC (Cyclic Redundancy Check). Il existe toutefois un mode
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 4
transparent, qui n’utilise pas ce protocole et dans ce cas, il revient aux couches supérieures de
fiabiliser le lien, si nécessaire, au moyen de TCP, par exemple.
En mode transparent, le bloc élémentaire d’information contient 192 bits/20 ms, soit 9.6 Kbit/s.
En mode non transparent, c’est-à-dire lorsque le protocole RLP est utilisé, le bloc élémentaire
d’information contient 200 bits et s’il n’y avait aucune retransmission, le débit vu par l’utilisateur
serait de 200 bits/20 ms, soit 10 Kbit/s mais en réalité, les retransmissions font baisser ce débit à
9.6 Kbits/s.
Lorsque le canal de propagation est favorable, bon rapport signal sur bruit et mobilité
restreinte par exemple, le GSM peut offrir un débit supérieur qui est égal à 14.4 Kbits/s par TS.
En générale, le réseau GSM est capable de véhiculer des données avec un débit de 9,6 kbps, ce
débit est suffisant que pour les petits échanges de données (SMS) mais cela va se révéler
vraiment lent pour les applications à venir (internet, vidéo...). Ceci essentiellement à cause des
défauts principaux suivants :
L’usage des ressources radio n’est pas optimal : Un circuit est réservé dans chaque sens
alors qu’en général, un seul sens est utilisé à un moment donné ainsi que les ressources
réservées en générale ne sont pas utilisées pleinement tout au long de la connexion,
Interconnexion complexe avec les réseaux paquets (Internet),
Facturation selon le temps de connexion et non pas en fonction du volume de données
transférées.
Quelques améliorations ont été faites à la norme GSM pour augmenter ce débit, ce qui
entraîne l’évolution du GSM vers le HSCSD (High Speed Circuit Switched Data). Le HSCSD
assure une transmission multi slot en mode circuit qui consiste à allouer au mobile plusieurs slot
sur la même TDMA avec une mise à jour de MSC (fonction de réassemblage…) ce qui permet
d'atteindre un débit plus élevé que le réseau GSM.
En revanche, le réseau HSCSD assure une allocation symétrique des ressources radio pour
un trafic non symétrique (ex. trafic www, email, FTP…), il entraîne en plus, une congestion
rapide de réseau avec une augmentation de la probabilité de blocage et une inefficacité
d’utilisation des ressources radio. Pour cette raison, le réseau HSCSD a été abandonné par les
opérateurs. En résumé, il est difficile d'avoir une connexion rapide et fiable sur le réseau GSM
traditionnel mode circuit. C'est tout l'intérêt de l'apparition de la technique GPRS que nous
étudierons en détails dans la suite de ce chapitre.
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 5
Idéalement, GPRS se positionne comme un système et un standard de transition entre le GSM et
l’UMTS, dans sa faculté à permettre des communications en mode paquet avec les
communications circuit du GSM.
I.2. Le réseau GPRS (General Packet Radio Service)
I.2.1. Concepts de base du GPRS (General Packet Radio Service)
Le GPRS est l’initiative européenne au sein de l’ETSI (Europeen Telecommunication
Standard Institue) qui met en charge l’introduction des services multimédias dans le domaine des
mobiles. L’objectif est d’assurer une transmission de données en mode paquets sur le réseau
GSM afin d’atteindre dans un premier temps des débits maximal théorique respectables de l’ordre
de 172 kbps pour atteindre à long terme des débits de 384 kbps avec le EGPRS (Enhanced
GPRS). Par conséquent, la répartition des données est effectuée à travers des adresses dans les
entêtes de chaque paquet (adresse destination et adresse origine). En plus, le GPRS offre deux
modes de communication, un mode transparent qui permet au réseau GPRS d’intégrer un
fournisseur d'accès Internet ISP interne (Internet Service Provider) et à l’utilisateur d’accéder aux
services internent sans préciser d’adresses ISP et un mode non transparent qui offre à l’utilisateur
plusieurs choix ISP pour accéder à Internet.
Il s’inspire des usages devenus courants d’Internet : lors de la consultation de pages Web,
une session peut durer plusieurs dizaines de minutes alors que les données ne sont réellement
transmises que pendant quelques secondes, lors du téléchargement des pages. Le trafic de
données GPRS engendré est donc très sporadique ou irrégulier (Voir figure I.2), contrairement à
celui de la voix.
Figure I.2 : Caractéristique d’une session Web [6]
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 6
Pour l'usager, il a l'illusion d'une connexion permanente avec le serveur. Du point de vue
de l'opérateur, pendant que l'utilisateur lit la page rapatriée, la tranche de temps libérée est
utilisable par un autre terminal. Par conséquent, il faut définir les règles de partage des ressources
entre les mobiles. Pour la voie montante la norme propose deux mécanismes de partage l’un
dynamique et l’autre statique, par contre pour la voie descendante, les blocs de données sont
transmis par le réseau et il n’y a aucun risque de collision grâce aux adressages.
En plus, le réseau GPRS associe à chaque salve de données un TBF (Temporary Block
Flow), qui représente un flux de données unidirectionnel entre la station mobile et le réseau
concerné. Une transmission de données se fait donc en trois temps, établissement d’un TBF,
transfert de données et fermeture du TBF.
Pour identifier les TBF, le réseau leur associe des TFI (Temporary Flow Identity), chacun
peut être considéré comme un identifiant temporaire d’un mobile, même s’il est possible d’avoir
plusieurs TFI par mobile puisque ce dernier peut avoir plusieurs TBF ouverts simultanément.
En GPRS, la clé de l’allocation dynamique des ressources réside dans les USF (Uplink
Status Flag), qui permettent de partager un même canal physique PDCH en lien montant entre
plusieurs utilisateurs (au maximum 7), puisque l’USF est codée sur 3 bits, une valeur étant
réservée au canal PRACH.
I.2.2. Fonctionnalités et services du réseau GPRS
Le GPRS assure six types de fonctions [9] :
Le contrôle d’accès au réseau GPRS : enregistrement de l’utilisateur (HLR),
authentification et autorisation d’accès (MS, SGSN et HLR), contrôle d’admission (MS,
BSS et SGSN), filtrage de message (GGSN), adaptation de terminal paquet (MS),
récupération des données de taxation (SGSN et GGSN),
Le routage et le transfert des paquets de données : encapsulation (MS, SGSN et GGSN),
tunneling (SGSN et GGSN), compression (MS et SGSN), chiffrement (MS, SGSN et
HLR), mise en correspondance et traduction d’adresse ((MS, SGSN et GGSN),
La gestion de la mobilité : même que dans le GSM (paging, LU,…),
La gestion du lien logique entre le terminal mobile et le réseau : établissement de lien
logique interne (MS et SGSN), maintenance de lien logique interne (MS et SGSN),
libération de lien logique (MS et SGSN),…
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 7
La gestion des ressources radio : gestion de l’interface Um (MS et BSS), sélection de
cellules (MS et BSS), gestion de chemin (BSS et SGSN),…..
La gestion du réseau : fonction d’opération et de maintenance liées au GPRS.
En terme de service, le GPRS offre la possibilité de faire du point à point (PTP, Point-To-
Point) en mode avec connexion (X25) comme en mode sans connexion (Internet) et du point à
multipoint (PTM). Ce dernier peut être de type broadcast c'est-à-dire le service est distribué aux
utilisateurs d’une même zone de couverture, ou multicast qui est semblable au multicast des
réseaux IP, pour lequel le service est distribué aux utilisateurs d’un groupe, quelle que soit leur
position géographique.
Le réseau GPRS n'apporte pas à vrai dire de nouveaux services à l'utilisateur, puisque le
transfert de données est déjà disponible au moyen d'un terminal à la norme GSM. Ce que GPRS
apporte, c'est une augmentation des débits et une plus grande souplesse d'utilisation afin
d’envisager des applications telles que la consultation du Web, le transfert de fichier par FTP
(File Transfert Protocol), la transmission de vidéo compressée, etc.
En fait, le GPRS hérite des avantages de la commutation des paquets qui est
particulièrement adaptée aux applications générant un trafic sporadique et permet :
Une exploitation optimale des ressources grâce à une allocation asymétrique de canal,
Un accès simplifié aux réseaux paquet (IP),
Un temps d’accès réduits de l’ordre d’une seconde pour commencer un transfert de
données,
Une facturation en fonction du volume des données,
Un classement de la qualité de service selon les profils utilisateurs.
I.2.3. Architecture de réseau GPRS
Le GPRS ne constitue pas à lui tout seul un réseau mobile à part entière, mais une couche
supplémentaire rajoutée à un réseau GSM existant. Il peut donc être installé sans aucune licence
supplémentaire. Ceci signifie que tous les opérateurs qui disposent d'une licence GSM peuvent
faire évoluer leur réseau vers le GPRS. La mise en place du service GPRS sur le réseau GSM
actuel nécessite le rajout à l'architecture envisagée des nouvelles entités dédiées à l'acheminement
des paquets. Les entités propres au réseau GPRS vont du terminal mobile compatible GPRS puis
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 8
la fonction CCU et PCU au niveau du BSS jusqu’aux éléments du réseau cœur le SGSN et le
GGSN (Voir figure I.3).
Figure I.3 : Architecture d’un réseau GPRS [6]
I.2.3.1. Le terminal mobile
Un mobile GPRS peut être identifié par trois critères qui sont la classe et le type du mobile ainsi
que la classe multi slot des terminaux GPRS [1].
Classe de mobiles : Trois types de station mobiles sont définis :
Classe A : Le mobile est attaché au GSM (IMSI attach) et au GPRS (GPRS attach) en
même temps il est connecté sur ces deux réseaux simultanément.
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 9
Classe B : Le mobile est attaché au GSM et au GPRS en même temps mais il est connecté
sur ces deux réseaux de façon exclusive (en veille, le mobile fonctionne en bimode). Lors
d’un appel téléphonique, la connexion GPRS passe à l’état «Busy or Held ».
Classe C : Le mobile est attaché au réseau GSM ou au réseau GPRS mais pas les deux à la
fois c’est-à-dire que le MS est activé sur le GSM ou sur le GPRS.
Type de mobile GPRS : On trouve deux types de terminaux simplex et duplex : un premier
type simplex ne peut pas émettre et recevoir au même temps et un deuxième type duplex
capable d’émettre et recevoir au même temps grâce à l’usage d’un duplexeur.
Classes Multi slot des terminaux GPRS : L'usage attendu du réseau GPRS est la possibilité
de consulter de manière interactive des serveurs. Cela nécessite un débit plus important sur la
voie descendante que sur la voie montante. On parle alors de mobile multi slot.
Le GPRS définit 29 classes multi slot qui assure un débit supérieur au débit maximal
accessible par un seul time slot (21,4 kbps). Notons que la classe 10 avec 4TS Rx (Nombre
maximal de PDCH allouables dans le sens descendant) et 2TS Tx (Nombre de PDCH
allouables dans le sens montant) est la plus utilisée sur le marché actuellement.
Par conséquent, la norme spécifie donc sur la voie descendante des contraintes égales ou plus
importantes que sur la voie montante. On rencontre donc plus couramment des classes de type :
«2+1», «3+1»ou «4+1». Pour un tel mobile 3+1 on dispose de 3 TS en Downlink et 1 TS en
Uplink.
I.2.3.2. Le sous système radio BSS
Dans cette section, nous allons essayer de détailler les diverses composantes qui relèvent de la
partie radio [8].
a) Le module CCU (Channel Control Unit) : Le CCU ou l’unité de contrôle canal est implanté
dans la BTS par l'adjonction d'un logiciel spécifique, qui peut être installé par téléchargement.
Cette unité est responsable essentiellement de contrôle des paquets, codage canal (appliquer 4
types de codage canal), mesure radio (qualité, puissance, timing advance), l’inclusion du FEC
(Forward Error Correction) et entrelacement.
b) Le module PCU (Packet Controller Unit) : Le PCU ou l’unité de contrôle de paquet
physiquement peut être intégré au BSC, installé à coté BSC ou bien a coté du TRC. La norme
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 10
prévoit la possibilité d’installer le PCU même au niveau des BTS. C’est le cœur de la
transmission paquet dans le BSS. Elle assure la gestion des ressources radio affectées aux
services GPRS (allocation de canal de données en UL et DL, PC, broadcast, gestion de
congestion), le choix du type de codage selon la qualité du canal (adaptation de lien radio), la
segmentation des PDU en blocs RLC dans le sens descendant, le réassemblage des PDU à partir
des blocs RLC dans le sens montant et l’ordonnancement des transferts de données UL et DL.
I.2.3.3. Le sous système réseau NSS
Ce sous système correspond à l’ensemble des équipements qui sont impliqués dans la gestion des
ressources réseau. On note une mutation dans certains équipements et l’apparition d’autres [12].
D’une part, on note des éventuelles mises à jour au niveau des bases de données communes au
GSM/GPRS (VLR, HLR) et d’autre part, le GPRS met en ouvre de nouvelles entités de type
routeur intégrés au sous-système GSS (GPRS Sub-System) qui sont le SGSN et le GGSN.
a) Le nœud de service SGSN (Serving GPRS Support Node) : Le SGSN est un routeur de type
IP dont les principales fonctions sont les suivantes :
Routage : c’est un routeur IP qui supporte le routage dynamique ou statique,
Sécurité et authentification : il chiffre les communications et les authentifié lors
d’attachement au réseau et des mises à jour de zones de routage inter-SGSN.
Gestion de mobilité : à travers l’utilisation des zones de routage (Routing Area), le SGSN
gère le handover entre les BSCs et les autres SGSNs.
Gestion des sessions : à chaque session, le SGSN active un contexte PDP…
b) Le noeud passerelle GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Le GGSN doit avoir en
mémoire pour chaque abonné le SGSN de rattachement. Il assure les fonctions suivantes :
o Routage : il s’agit d’un routeur IP qui supporte le routage dynamique ou statique,
o Sécurité : il inclut des firewalls pour le filtrage des paquets provenant des réseaux PDP.
o Passerelle : il permet la connexion à d’autres réseaux PDP externe ou GPRS.
o Gestion de mobilité : il assure le routage des paquets vers les SGSNs des utilisateurs, en
fonction de leur mobilité.
o Gestion des sessions : à chaque session, le GGSN alloue une adresse IP au mobile…
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 11
I.2.3.4. Les interfaces du réseau GSM/GPRS
L’intégration des nœuds GGSN et SGSN dans un réseau GSM met en oeuvre de nouvelles
interfaces à travers lesquelles la communication entre ces composants et ceux du GSM peut
s’établir [9].
Interface Um ou air: c’est l’interface radio entre le terminal et le sous-système radio.
Interface Abis : Entre BTS et BSC.
Interface A : Entre le TC et le MSC.
Interface Ater : Entre BSC et TC.
Interface Gb : Interface définie entre un BSS/PCU et un SGSN, elle semble à l’interface A mais
en réalité elle ne l’est pas tout à fait. Elle partage le même lien de transmission entre plusieurs
utilisateurs. Les ressources ne sont allouées à un utilisateur que si celui-ci émet ou reçoit des
données. S’il est inactif, les ressources sont réattribuées à d’autres utilisateurs, contrairement à
l’interface A qui alloue continuellement les ressources. En plus, cette interface assure un contrôle
de flux UL au niveau de chaque cellule.
Interface Gc : Interface de signalisation pure entre GGSN et HLR qui sert au GGSN à demander
au HLR des informations de localisation concernant un terminal mobile afin d’établir une session
GPRS à la demande du réseau (Network-Request PDP Context Activation Procedure).
Interface Gd : Interface avec le SMS-GMSC/IWMSC, pour la signalisation et le transport des
SMS sur des canaux radio GPRS (PDTCH). Le SMS via GPRS en priorité lorsque MS présent
sur GPRS et sur GSM
Interface Gf : Cette interface relie un SGSN et un équipement de type EIR pour les échanges liés
à l’identification du terminal.
Interface Gi : Interface entre GGSN et le réseau de données externe PDN, elle permet les
échanges entre le réseau GPRS et le monde extérieur.
Interface Gn : Cette interface est définie entre deux nœuds GPRS (SGSN ou GGSN)
appartenant au même réseau PLMN GPRS. Les messages IP, X25, ou MAP transportés entre les
nœuds GPRS par un tunneling grâce au protocole GTP servent à créer, mettre à jour et supprimer
les tunnels de transport des flux de données des utilisateurs ainsi qu’il permet de transporter ces
données dans le réseau fixe vers ou depuis les points d’accès aux réseaux de données paquets.
Interface Gp : Cette interface définie entre deux PLMN différents est équivalente à l’interface
Gn avec, en plus des fonctions de sécurisation entre les deux PLMN (inter-opérateur).
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
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Interface Gr : Interface de signalisation pure entre SGSN et HLR pour les échanges de données
liés aux profils des abonnées et à la gestion de la mobilité (LU, activation de contexte,
authentification).
Interface Gs : C’est une interface de signalisation pure définie entre le SGSN et le MSC/VLR
pour interfonctionnement commun GPRS/GSM (Attach/Detach et mise à jour localisation,
paging, gestion du TMSI et P-TMSI…) et est permet d’économiser des ressources radio. Elle
permet au SGSN d’envoyer par exemple des informations de localisation au MSC/VLR et
d’éviter des échanges redondants de signalisation liés à la gestion de la mobilité entre le terminal
mobile et le SGSN, puis entre le terminal mobile et le MSC. Le SGSN peut aussi recevoir des
requêtes de paging émises par le MSC/VLR pour le service GSM.
Cependant, seules les interfaces Gb, Gn et Gr sont obligatoires. Les autres interfaces sont
optionnelles, et leur mise en œuvre dépend des choix des fonctions d’inter fonctionnement entre
le GSM existant et le GPRS.
I.2.3.5. Architecture en couche de réseau GPRS
L'architecture des piles logicielles dans chacun des éléments d'un réseau GPRS entre le terminal
mobile et le GGSN est détaillée dans les figure I.4 et I.5. En fait, dans GPRS, le terminal mobile
gère des piles de protocoles situés dans deux plans qui sont différents que dans les sommets.
a) Plan usager
Afin de comprendre comment les paquets de données applicatifs sont transmis au long du
système, il convient d’étudier rapidement les fonctions de chacune des couches de
communications [12].
Figure I.4 : Plan d’échange de données entre le réseau fédérateur GPRS et la MS [8]
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
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La couche IP/X25 : Le protocole IP est utilisé deux fois dans le modèle : d’une part, c’est le
protocole de transport applicatif et d’autre part, c’est le protocole de transport entre GGSN et
SGSN. Les GTP PDU sont encapsulés dans des datagrammes IP qui contiennent les adresses des
SGSN et GGSN concernés. Ce niveau réseau s’occupe seulement de l’acheminement au sein du
réseau fixe GPRS.
La couche GTP (GPRS Tunneling Protocol) : Pour permettre de disposer d’une voie de
communication entre la station mobile et le GGSN, on établit une liaison de données entre la
station mobile et son SGSN et on utilise le principe du passage en tunnel entre le SGSN et le
GGSN. Le GTP est un protocole dit « tunnel » qui utilise soit TCP, soit UDP pour encapsuler les
paquets de données PDU (Protocol Data Unit) transmis par la MS dans des paquets d'un autre
protocole spécifique au réseau de donnée externe sans chercher à les interpréter. En plus, Il existe
un tunnel par application pour un utilisateur donné et chaque tunnel repéré par un identifiant de
tunnel Tid (Tunnel identifier) qui intègre l’identité du destinataire mobile (IMSI) et également un
identificateur d’application (NSAPI) qui identifie le tunnel pour l’application en question. Le
NSAPI est attribué lors de l’établissement d’appel dans une procédure nommée, activation de
contexte PDP.
La couche SNDCP (Sub Network Dependant Convergence Protocol) : La couche SNDCP
utilise l’identifiant NSAPI (Network Service Access Point Identifier), qui est inclus dans son
entête afin de reconnaître le contexte d’un PDP. Il permet d’adapter les protocoles des couches
supérieures aux protocoles spécifiques du GPRS. Il assure le multiplexage de plusieurs Packet
Data Protocole (PDP) dans une connexion SNDCP (trame LLC) entre le SGSN et le mobile, la
compression/décompression des données afin de minimiser la taille des données à rayonner sur la
voie radio et la segmentation/réassemblage d’un N-PDU en 1 ou plusieurs LLC-PDU.
La couche LLC (Logical Link Control) : La couche LLC (Logical Link Control) offre une
liaison fiable et cryptée entre le mobile et le SGSN. Deux modes d’opération existent : un mode
acquitté et un mode non acquitté. Dans le premier cas, un CRC permet de détecter les erreurs de
transmission, et des retransmissions peuvent être demandées selon une stratégie de retransmission
sélective. Dans le mode non acquitté, le CRC peut permettre d’éliminer les trames erronées
(mode protégé), mais ce n’est pas obligatoire. Cette couche assure les fonctions suivantes :
Garantie d’une ou plusieurs connexions logiques entre le SGSN et le mobile, séquencement des
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
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trames LLC, détection des erreurs, correction des erreurs, déclaration des erreurs non corrigées,
contrôle de flux et chiffrement.
La couche BSSGP (Base Station System GPRS Protocol) : Cette couche transporte les
informations relatives à la voie radio, la qualité de service et le routage des paquets entre les
couches RLC/MAC du PCU et le SGSN. Le BSSGP relaie des données utilisateur et des
messages liés à la gestion de la mobilité GPRS comme le paging et les indications sur l’état de
l’interface Um. Il ne fournit pas de contrôle ni de détection d’erreur.
La couche NS (Network Service) : L’interface Gb est basée au niveau physique sur la technique
Frame Relay (relais de trames). La couche NS est basée sur une connexion FR entre le BSS et le
SGSN.
La couche RLC (Radio Link Control) : Cette couche assure les fonctions suivantes :
o Permet la transmission des LLC PDU entre les couches LLC et MAC.
o Réalise la segmentation et le réassemblage des paquets LLC PDU en blocs RLC/MAC.
o Fonctionne en mode acquitté et non acquitté selon la qualité de services demandée.
o Détecte les paquets RLC erronés et les retransmis, si le mode acquitté est requis, selon une
technique de retransmission sélective, dite SR-ARQ (Selective Repeat-Automatic Repeat
reQuest).
o Contrôle la liaison radio et fournit un lien fiable dépendant de la technologie radio utilisée.
o Utilisation d’une identité temporaire TLLI (Temporary Link Layer Identity), équivalent du
TMSI et d’un mécanisme de SR (Selective Repeat) pour les blocs à retransmettre avec une
numérotation BSN (Block Sequence Number).
La couche MAC (Medium Acces Control) : La couche MAC assure :
o Le partage dynamique des canaux physiques entre les utilisateurs en fonction de leur trafic
qui peut être sporadique (irrégulier),
o Le contrôle d’accès aux canaux radio (messages de signalisation de type demande et
d’allocation de canal),
o Le mapping c'est-à-dire la mise en correspondance des trames LLC sur les canaux
physiques.
Les messages de contrôle des couches MAC et RLC sont ainsi confondus et non dissociables
d’où l’appellation de la couche RLC/MAC. En particulier, tous les messages relatifs à
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
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l’établissement d’un TBF et à sa fermeture sont des messages RLC-MAC. Chaque bloc RLC-
MAC descendant contient un USF désignant l’utilisateur autorisé à transmettre dans le prochain
bloc radio associé montant ainsi que le TFI du destinataire.
La couche physique : La couche physique est subdivisée en deux sous-couches :
o RFL (Physical Radio Frequency Layer) : responsable de la modulation/démodulation,
gestion de la couche physique et l’émission et la réception des blocs sur l’interface radio.
o PLL (Physical Link Layer) : réalise le codage canal, contrôle de puissance et détection de
la congestion sur le canal, l’entrelacement, les mesures, la synchronisation…
b) Plan de contrôle
Une différence importante avec le GSM réside dans la définition de nouveaux états de
connexions, dont la gestion est confiée à la couche GMM/SM (GPRS Mobility Management
/Session Management) et GSMS (GPRS SMS).
Figure I.5 : Plan d’échange de signalisation entre le réseau fédérateur GPRS et la MS [8]
La couche SM : La couche SM permet de gérer les contextes PDP. Les procédures liées à cette
couche sont l’activation, la désactivation et la modification de contexte.
La couche GMM (GPRS Mobility Management) : La couche GMM gère l’itinérance du
terminal GPRS. Pour transmettre des paquets sur le canal radio, le terminal fonctionnant en mode
GPRS doit les transformer en bursts, qui seront alors multiplexés sur des canaux physiques
PDCH.
La couche GSMS (GPRS SMS) : Elle désigne toutes les fonctions liées aux messages courts.
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 16
I.2.4. L’interface radio de réseau GPRS
L’interface radio représente le maillon critique de la chaîne de transmission qui permet de relier
un utilisateur mobile au réseau via un médium aérien. Dans la suite, nous allons avancer les
spécifications rattachées à cette interface.
I.2.4.1. Les canaux dans le réseau GPRS
Le trafic GPRS utilise les mêmes ressources radio que le trafic de commutation de circuit. Les
canaux GPRS sont de deux types physique et logique et sont spécifiques au réseau GPRS [8].
a) Canaux physiques
Par convention, un canal physique alloué au service GSM (canal BCCH, SDCCH ou bien TCH)
est appelé CS TS (Circuit Switched TS). Et un canal physique réservé au service GPRS est appelé
PS TS (Paquet Switched TS) appelé encore PDCH (Packet Data Channel).
La multitrame de base du GPRS est définie par l’occurrence d’un même canal physique dans 52
trames successives, et non 26 ou 51 comme dans le GSM. La multitrame est composé par 12 × 4
TS radio càd 48 TS pour le transport des données et de signalisation, 2 TS de contrôle de l’avance
en temps PTCCH et 2 TS idle (Voir Figure I.6).
Les 48 TS radio sont divisés en 12 blocs radio (ou PSDU, Physical SDU). Chaque bloc contient 4
timeslots, qui sont pris dans 4 trames successives. Contrairement au GSM, l’unité élémentaire
allouée en GPRS est un bloc, soit 4 slots GSM. Cette unité correspond à la taille des blocs RLC-
MAC.
Figure I.6 : Structure de la multitrame GPRS [6]
Notez que si les TRX sont saturés, les slots utilisés pour le mode GPRS peuvent être préemptés
pour établir un circuit.
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 17
b) Canaux logiques
Du fait que le GSM et le GPRS se partagent la même interface physique, les canaux logiques du
GSM, permettant les synchronisations fréquentielle et temporelle, ne sont pas dupliqués en
GPRS. De même, pour économiser des ressources, une cellule offrant à la fois des services GSM
et GPRS peut mutualiser ses canaux de broadcaste (BCCH-PBCCH). Le PBCCH regroupe dans
ce cas à la fois les informations concernant le GSM et celles dédiées au GPRS. Il en va de même
pour les canaux de contrôle commun (PRACH-RACH, PAGCH-AGCH, PPCH-PCH). Ces
canaux logiques peuvent supporter des canaux dédiés et des canaux non dédiés [12] [8].
Canaux non dédiés ou canaux commun CCH (Commun Channel)
Un canal logique non dédié est un canal simplex point à multipoint qui est commun à plusieurs
mobiles en état de veille ainsi que les données diffusées concernent des mobiles qui ne disposent
pas encore de canaux dédiés. Les canaux non dédiés sont composés par des canaux de diffusion
et des canaux de contrôle.
Les canaux de diffusion PBCH (Packet Broadcast Channel) : Ce sont des canaux de contrôles de
diffusion paquet PBCCH (Packet Broadcast Control CHannel) qui représente les mêmes canaux
de diffusion utilisées dans le réseau GSM (FCCH, SCCH et BCCH) sauf que l’ajout des
informations qui concerne le réseau GPRS au niveau BCCH pour accéder au réseau de
transmission de données. Le canal PBCCH permet d’assurer la diffusion des informations
système spécifiques au GPRS, dont les paramètres de “cell reselection” (liste des cellules
voisines, BSIC,...).
Les Canaux de Control Commun PCCCH (Packet Common Control Channel) : Le canal PCCCH
n’est pas alloué en permanence dans une cellule, en plus l’existence du PCCCH et PBCCH est
indiquée au niveau du BCCH. Si le PCCCH n’est pas alloué, le CCCH va être utilisé pour
l’initialisation d’un transfert de paquet et lorsqu’il est alloué il supporte les canaux suivants :
PRACH-UL (Packet Random Access Channel) : utilise pour l’accès des mobiles au
réseau, il est équivalent au RACH de GSM,
PPCH-DL (Packet Paging Channel) : utilisé pour la notification des appels entrants, il
est équivalent au PCH de GSM,
PAGCH-DL (Packet Access Grant Channel) : utilisé pour l’allocation d’une ressource
à un mobile, il est équivalent à l’AGCH de GSM.
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
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Canaux dédiés DCH (Dedicated Channel)
Un canal logique dédié est un canal duplex point à point qui permet de fournir une ressource
réservée à un seul mobile. Et dans la même cellule, aucun autre mobile ne peut transmettre ni
recevoir dans le même slot à la même fréquence. Les canaux dédiés comprennent des canaux de
trafic PTCH et des canaux de contrôle dédié DCCH composé par PACCH et PTCCH.
PDTCH (UL or DL) (Packet Data Traffic Channel) : Ils sont unidirectionnels et sont
dédiés au transfert de données et alloué temporairement à un MS ou un groupe de MS
(PTM-M). Dans le cas d’un MS utilisant plusieurs slots, plusieurs PDTCH sont gérés
simultanément,
PACCH (DL or UL) (Pachet Associated Control Channel) : Il est utilisé pour la
signalisation associée à un PDTCH (Ack, PC, allocation de ressources, paging pour appel
circuit,...),
PTCCH (UL and DL) (Packet Timing Advance Control Channel): En UL, c’est pour la
Transmission d’un random access burst pour évaluer T.A. et en DL pour la transmission
d’informations sur le T.A. pour plusieurs MS. Notons qu’un PTCCH en DL est lié à
plusieurs PTCCH en UL.
Notez que le service de communication point à multipoint, permettant de joindre un groupe
d’utilisateurs, a nécessité l’apparition d’un canal logique spécifique du GPRS, le PNCH (Packet
Notification Channel). En GSM Phase 1, uniquement les canaux PTCH sont utilisés mais les
canaux CCCH et BCH du GSM seront utilisés par le service GPRS au lieu du PCCCH et
PBCCH. En plus, par rapport au réseau GSM, il existe dans le réseau GPRS deux concepts de
canaux PDCH, canal maître et canal esclave. [1]
I.2.4.2. Schémas de codage canal
Au niveau de la couche physique, le réseau GPRS utilise un codage canal basé sur le
codage convolutionnel et vari en fonction de qualité de signal selon C/I au niveau radio et BER
ou FER au niveau système. Ce codage assure la protection des blocs RLC/MAC contre les
erreurs de transmission. Il existe pour cela quatre schémas de codage CS (Coding Scheme) sur la
voie radio appelés CS1, CS2, CS3 et CS4. Ces schémas offrent des protections plus ou moins
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 19
efficaces par rapport à d’une diminution du débit utilisateur plus ou moins importante.
L’adaptation du schéma de codage peut être effectuée dynamiquement suivant des mesures
envoyées en DL et UL. Si la qualité se dégrade CS1 sera utilisé. Si elle s’améliore c’est CS2 qui
va être employé. Dans la première phase de GPRS seule CS1 et CS2 sont utilisés.
Le choix du schéma de codage est fait par le PCU suivant les mesures du niveau de champ et de
qualité faites par le BTS. En plus, la norme GPRS est basée sur la même technique de
modulation que dans le GSM, appelée GMSK (Gaussian Minimum Shift-Keying). Le tableau I.1
récapitule les débits fournis par la norme GPRS basée sur la modulation GMSK [12] [8].
Tableau I.1 : Débit par TS par CS
I.2.4.3. La gestion de l’itinérance
La couche de gestion de la mobilité, MM (Mobility Management) en GSM et GMM
(GPRS Mobility Management) en GPRS, maintient dans le mobile et dans le SGSN l’état de
mobilité en cours. Alors que le GSM définit des zones de localisation et le GPRS utilise la notion
de zone de routage, un ensemble de cellules dépendant du même SGSN, qui est toujours incluse
dans une zone de localisation. Notez que le GPRS et le GSM gèrent séparément la mobilité d’un
même utilisateur [6].
a) Procédure d’attachement et détachement au réseau GPRS
Pour se faire connaître du SGSN et donc avant toute transmission de données, un mobile
doit s’attacher au réseau. Cette procédure (Voir figure I.7) consiste à établir un lien logique entre
le mobile et le SGSN.
Codage Modulation Débit (Kbit/s) par TS
CS-1 GMSK 9.05
CS-2 GMSK 13.4
CS-3 GMSK 15.6
CS-4 GMSK 21.4
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 20
Figure I.7 : GPRS Attach
1. Le mobile ouvre un canal dédié par l'utilisation du canal d'accès aléatoire PRACH. Il transmet
son identité (IMSI ou TLLI) et sa précédente zone de routage.
2. Si le mobile a changé de zone de routage, le SGSN ne reconnaît pas son TLLI. Il envoie à
l'ancien SGSN une demande d'identification. Si l'identification échoue à nouveau, SGSN et
mobile entament une procédure d'identification classique par l'utilisation de l'IMSI.
3. Échange de messages pour authentifier l'utilisateur (peut-il accéder aux services GPRS ?).
Cette procédure peut impliquer le HLR dans lequel sont stockés les renseignements relatifs à
l'utilisateur.
4. Le SGSN contrôle l’identité de mobile avec EIR,
5. Le SGSN met à jour la localisation du mobile avec le HLR.
6. Le HLR envoi au SGSN des informations pour la création d’un contexte MM,
7. Le SGSN accepte finalement la demande d'attachement et le canal dédié peut alors être fermé.
La procédure d’attachement (voir figure I.7) est fortement liée à la gestion de la mobilité. Un
mobile attaché est connu du réseau et peut donc être joignable. Pour le réseau GPRS, un mobile
détaché est comme un mobile éteint.
b) Etat de mobilité dans le réseau GPRS
Le mobile peut être dans l’un des quatre états suivants :
• Éteint : Il n’est pas connu du réseau. Cet état n’apparaît pas dans le standard.
• Idle (état de repos) : Le mobile est allumé mais détaché du réseau GPRS c’est-à-dire il n’existe
pas dans le SGSN. En pratique, cela correspond à un mobile éteint (le mobile est hors tension
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 21
pour le GSM). Le mobile effectue uniquement les mesures permettant la sélection/resélection de
cellule ou de réseau PLMN.
• Standby (état de surveillance ou d’attente) : Le mobile est en attente pour ouvrir des sessions, il
est attaché au réseau GPRS et peut recevoir des appels entrants par paging. Il est localisé, à la
zone de routage près, par le réseau GPRS. Le mobile effectue, en plus de sélection/resélection de
cellule, des mises à jour de localisation lorsqu’il change de zone de routage. Il peut activer des
contextes PDP.
• Ready (état près ou de transfert) : Le mobile est en cours de communication et a au moins un
TBF ouvert (contexte PDP ouvert), dans cette état le paging n’est pas possible mais le paging
d’autres services peut être réalisé à travers le GPRS. Le réseau le localise à la cellule près avec
une identité de cellule (RAC + LAC). En plus, le mobile peut désactiver des contextes PDP et il
doit effectuer une procédure cell update à chaque changement de cellule. La figure I.8 illustre les
états de mobilité du GPRS ainsi que les transitions associées.
Figure I.8 : Les états de mobilité en GPRS [6]
Par comparaison avec le GSM, le GPRS introduit un état supplémentaire, Standby, lorsque le
mobile est connu du réseau. En GSM, un mobile connu est forcément en transmission. En GPRS,
un mobile connu peut ne pas transmettre. Ce nouvel état s’explique par le caractère souvent
sporadique du trafic de données pour lequel le GPRS est construit. Entre deux salves, le mobile
reste identifié par le réseau, ce qui permet d’établir plus rapidement un nouveau TBF, en évitant,
par exemple, une nouvelle procédure d’authentification, au sein de la même session.
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
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b) Les contextes
Dans le cadre de la gestion de mobilité du GPRS, on définit la notion de contexte.
Contexte MM : Le contexte MM contient tous les paramètres liés à la gestion de mobilité
(comme des informations de localisation) et à la sécurité (notamment l’authentification).
Comme exemples d’éléments constituant le contexte MM, on peut citer :
l'IMSI et le P-TMSI pour l’identification d’abonné,
l’état de mobilité de l’abonné (Idle, Standby ou Ready),
l’identifiant du SGSN.
Contexte PDP : Le réseau GPRS définit la notion de « contexte PDP » où est enregistré
l'ensemble des données relatives à une session stockée dans le mobile, le SGSN et le GGSN
permettant l’échange de données avec un réseau PDP (réseau de données). Un contexte PDP
contient ainsi :
Le type de réseau PDP utilisé (X.25, IP) et l'adresse PDP du terminal,
L'adresse IP du SGSN courant où se trouve l'abonné,
Le nom de point d’accès APN (Access Point Name) qui permet de dé sélectionner
un GGSN afin d’accéder au réseau extérieur et pour indiquer un service fournit par
un réseau extérieur.
La qualité de service négociée….
Une session est établie après attachement au réseau par l’activation d’un contexte PDP (Packet
Data Protocol).
Ce contexte permet de rendre le mobile visible à l’extérieur du réseau de l’opérateur mobile, en
lui associant, par exemple, une adresse reconnue du réseau extérieur (adresse IP, X25). Par
ailleurs, un utilisateur peut avoir plusieurs contextes PDP en parallèle, s’il veut ouvrir plusieurs
sessions avec des réseaux différents ou avec des QoS différentes.
L’activation du contexte PDP peut se faire soit à l’initiative du mobile (voir figure I.9), soit à
celle du réseau [6].
Chapitre I, Introduction au réseau GPRS
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Figure I.9 : Activation d’un contexte PDP à l’initiative du mobile [6]
1. Le mobile informe le SGSN de sa demande d'activation de contexte PDP.
2. Les procédures de sécurité (authentification de l'utilisateur) peuvent être effectuées.
3. Le SGSN transmet une demande de création de contexte PDP au GGSN en relayant les
paramètres de QoS demandés par l'utilisateur. Après une phase de négociation (le GGSN peut ne
pas accepter la QoS requise), le GGSN crée un nouveau contexte PDP, qui permet de router les
paquets du mobile entre le SGSN et le réseau extérieur. Le GGSN confirme au SGSN l'activation
du contexte PDP.
4. Le SGSN met à jour sa propre table de contexte PDP (avec les paramètres fournis par le
GGSN) et en informe le mobile.
Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons présenté les concepts de base, les fonctionnalités et
l'architecture du réseau GPRS. Notre attention s’est portée tout particulièrement sur l’interface
radio, en donnant les différents canaux logiques et leurs rôles dans la gestion du lien entre le
mobile et la BTS. Enfin, nous avons illustré les différentes fonctions mis en œuvre pour la
gestion physique du lien radio.
Cependant, ces fonctions ne sont pas suffisantes pour garantir une bonne qualité de
service, les opérateurs souciant de leurs pouvoirs concurrentiels doivent mettre un mécanisme
leurs permettant de vérifier les paramètres et les indicateurs de qualité de service en vue de
faciliter le travail d’optimisation du réseau GPRS, c’est ce que nous allons illustrer dans le
chapitre suivant.
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 24
Chapitre II : Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
Introduction
L’entrée en exploitation d’un réseau cellulaire intervient après la phase de déploiement et
l’ouverture commerciale. L’opérateur commence alors un nouveau cycle qui consiste à observer
la qualité de service et à optimiser le réseau pour améliorer d’une part, la qualité de service dans
les zones où cela est nécessaire et d’autre part, pour augmenter l’efficacité du réseau de point de
vue trafic. Nous introduisons dans ce chapitre deux grandes parties : une première partie portant
sur les indicateurs et les paramètres de qualité de service du réseau GSM puis ceux du réseau
GPRS.
II.1. Gestion de la qualité de service dans les réseaux cellulaires
II.1.1. Définition et intérêt de la qualité de service
La recommandation E-800 de l’UIT (Union Internationale des Télécommunications)
définit la qualité de service QoS (Quality of Service) par « l’Effet global produit par la qualité de
fonctionnement d’un service qui détermine le degré de satisfaction de l’usager d’un service». [17]
De point de vue performance de réseaux, l’UIT définit la qualité de service comme «l’Aptitude
d'un réseau ou d'un élément de réseau à assurer les fonctions liées à des communications entre
usagers».
La QoS est la capacité à adapter un service aux besoins d'une application. Elle est évaluée, d’une
part, du point de vue du consommateur qui permet de déterminer la réussite ou l’échec du
service et d’autre part, du point de vue opérateur d’une façon objective à travers l’analyse des
indicateurs qualité de service suivant certains critères. Les classes d’indicateurs comportent
l’accès au réseau, l’accès au service, l’intégrité du service et le maintien du service. Ces classes
d’indicateurs de qualité de service sont évaluées par les indicateurs clés de performances KPI
(Key Performance Indicator).
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 25
II.1.2. Critères d’évaluation de la qualité de service
Les critères qui rentrent dans l'estimation de la qualité d'un réseau peuvent globalement
être classés en deux grandes catégories selon le point de vue adopté : opérateur ou utilisateur.
Ces critères sont directement à mettre en rapport avec les attentes des abonnés et affectent
profondément leur degré de satisfaction des services [8]. Dans le réseau GSM, ces attentes sont
principalement liées à :
Disponibilité du réseau (probabilité d'obtention d'un nouvel appel),
Maintien des communications (la probabilité de coupure d'une communication),
Qualité auditive de la communication (puissance du signal, brouillage…).
Du coté utilisateur, les critères les plus courants pour lesquels un abonné GSM peut juger la
qualité de service sont :
Couverture du réseau (puissance du signal reçu en tout point de la couverture),
Etablissement d’appel (taux de congestion du réseau ou taux de blocage),
Qualité des communications ou qualité vocale (taux d’erreurs binaires, microcoupures et
interférence),
Interruption de communications ou coupure d’appel (perte totale de communication en
cours, taux de coupure).
Du point de vue opérateur, il cherche à minimiser ses coûts tout en garantissant une bonne qualité
de services QoS qui est évaluée par les moyens déclarés dans le tableau II.1.
Tableau II.1 : Principaux indicateurs de qualité de service [12]
Indicateurs de qualité de service Mode d’évaluation
Couverture Mesures radio et plaintes des abonnés
Taux d’appels réussis Mesures système
Qualité de la communication pendant l’appelMesures radio, mesure système et analyseurs de
qualité vocale
Taux de coupure d’appels Mesures système
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 26
En outre, avec un réseau focalisé sur les services voix comme le GSM, il existe essentiellement
une classe de service mais avec le GPRS, il existe une multitude de classes de services
potentielles sur la base des attributs comme la priorité, le retard, la fiabilité et le débit.
Pour le réseau GSM, ces informations sont facilement accessibles et les critères sont simples à
deviner, la plupart de ces critères sont liés à la qualité de la voix et aux taux d’appel non aboutis.
Avec le GPRS, la détermination des informations qui doivent être mesurées est difficile. Au
cours d’une conférence sur le sujet, six paramètres potentiels ont été déterminés [9] :
• Accessibilité aux services,
• Temps d’établissement,
• Débit des données utilisateurs,
• Retard de la transmission,
• Vitesse de navigation internet,
• Taux de coupure de service.
Un des plus importants facteurs dans la détermination de la capacité liée à la qualité de service
réside dans la longueur du retard dans le réseau, le temps nécessaire pour qu’un seul paquet de
données soit envoyé et reçue dans le réseau GPRS.
II.2. Qualité de service dans le réseau GSM
La qualité de service dans le réseau GSM s’intéresse à deux aspects principaux séparés [8] :
• Disponibilité des ressources en termes de taux de congestion qui se traduit par un taux de
blocage.
• Qualité du signal radio selon la qualité de couverture (possibilité d’établissement du lien
radio) et selon la qualité du signal radio (BER, FER) qui se traduisent par une probabilité
de coupure.
II.2.1. Mesures de la QoS dans le réseau GSM
Les mesures des performances actuelles du réseau combinent trois approches :
Indicateurs clés de performances KPI (Key Performance Identification) via l’OMC-R,
Mesures Drive test,
Trace de signalisation sur les interfaces A/Abis.
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 27
Dans ce projet on va intéresser à l’interface radio et aux chaines de mesures Drive test (voir
figure II.1).
Grâce à des sorties terrains et des simulations en différents scénarii possibles dans lesquels on
teste l’établissement de l’appel (absence d’échec), le maintien de la communication pendant un
certain temps seuil (absence de coupure) et la qualité de la communication, etc…, tout en tenant
compte de la mobilité de l’usager. Le rapport de mesure ainsi obtenu reflète de façon objective la
qualité de service des prestations des opérateurs. Elles constituent pour cela le meilleur moyen de
vérifier les performances du réseau et de les ajuster aux attentes des abonnés, car elles décrivent
l’état de la qualité des ressources radio du réseau telle qu’elle est perçue par les abonnés.
Pour réaliser ces mesures, un comité se déplace, dans une voiture, muni d’une chaîne de mesure
numérique de type drive test qui comporte essentiellement :
Un mobile (s) à trace
Un mobile à trace dit aussi mobile de test est équipé d’un logiciel spécial et est utilisé pour les
mesures radio (mesures numériques). A l'aide de l'Hyper Terminal et d'un câble série, il est
possible de taper des commandes qui permettent d'éteindre le mobile ou encore d'appeler
quelqu'un, mais sa véritable utilité réside dans le fait qu’il peut calculer tous les paramètres radios
(niveau du signal, la qualité du signal…etc.) et les communiquer au PC suites à la réception de
commandes (commandes AT) sur son modem. En général, un mobile à trace permet de faire tous
les scénarii possibles pour chaque canton mesuré.
Un équipement GPS (Geographic Positioning System)
Pour la localisation exacte de la position géographique de chaque point de mesure. Il est
indispensable pour repérer les point de l’environnement ou il y’a des problèmes radios.
Un ordinateur portable doté d’un outil (software) spécial
Permettant l’acquisition, le traitement et l’enregistrement des mesures récupérées du mobile à
trace (paramètres radios) et du récepteur GPS (coordonnées géographiques) dans des fichiers
spéciaux. En visualisant sur l’écran de l’ordinateur les différentes mesures réalisées, il permet à
l’ingénieur de constater l’état du réseau sur place.
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
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Figure II.10 : Chaine de mesure Drive Test
II.2.2. Indicateurs qualité du réseau GSM
Les mesures drive test peuvent être regroupées en deux blocs : Des mesures à l’état de veille du
mobile et/ou des mesures à l’état dédié. Les principaux paramètres mesurés sont :
Longitude, latitude : Le système de localisation GPS nous donne les coordonnés de chaque point de mesure.
Niveau de champ (RxLevel) : Elles consistent à mesurer sur la voie balise BCCH, le niveau de
champ RxLev reçu par le mobile. Une mesure de niveau de champ est en effet faite
immédiatement après chaque tentative d’accès au réseau.
La correspondance entre Rxlev et l’appréciation de la couverture dépend des choix de l’opérateur
comme le montre le tableau II.2.
Tableau II.2 : Exemple de convention de niveau de champ
Niveau de couverture RxLev (dBm)
Pas de couverture -110 -95
Mauvaise couverture -95 -85
Assez bonne couverture -85 -75
Bonne couverture -75 -65
Très bonne couverture -65 -46
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Qualité radio (RxQual)
Ces mesures consistent à évaluer la valeur RxQual enregistrée par le mobile. Elle est
obtenue en quantifiant le taux d'erreurs binaires BER (Bit Error Rate) sur 8 niveaux (3bits)
suivant la correspondance précisée dans le tableau II.3. RxQual est mesurée uniquement à l’état
dédié et sur la cellule serveuse et est codé sur trois bits et prend des valeurs entre 0 et 7.
RxQual BER (%)
De à
0 < 0.2 0.2
1 0.2 0.4
2 0.4 0.8
3 0.8 1.6
4 1.6 3.2
5 3.2 6.4
6 6.4 12.8
7 12.8 > 12.8
Tableau II.3 : Correspondance entre RxQual et BER
La correspondance entre RxQual et l’appréciation de la qualité dépend des choix de l’opérateur,
le tableau II.4 donne un exemple de convention de qualité de service.
Qualité correspondante RxQual
Très bonne
Bonne
Assez bonne
Mauvaise
Tableau II.4 : Exemple de convention de Rxqual
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Rapport C/I
Le rapport signal sur interférence est le rapport de l'intensité du signal de la cellule de service
courante par celle des composants du signal non désiré (interférent). La fonction de mesure du
C/I permet l'identification des fréquences qui sont particulièrement exposées à des hauts niveaux
d'interférence, ce qui devient utile dans la vérification et l'optimisation des plans de fréquence.
Pour obtenir une estimation correcte du C/I, on doit prendre en considération le possible usage du
contrôle de puissance et/ou de la transmission discontinue (DTX).
FER (Frame Erasure Rate)
Alors le FER est un indicateur de niveau de qualité spécifique au taux de rejet de trame. Dans le
tableau II.5 nous présentons la correspondance entre le FER et le RXQUAL.
Tableau II.5 : Correspondance entre FER et RXQUAL
Autres paramètres mesurés
D’autres paramètres peuvent contribuer à l’évaluation de la qualité de service dans le réseau
GSM [2] :
• Time, Speed : le temps des mesures et la vitesse de la voiture.
• Mode : Mode en veille ou mode dédié (Idle ou Ready).
• ARFCN : C’est le numéro de fréquence alloué à un mobile,
RxQual FER (%)
De à
0 < 4.5 4.5
1 4.5 8.5
2 8.5 12.5
3 12.5 16.5
4 16.5 20.5
5 20.5 24.5
6,7 24.5 > 24.5
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
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• BCCH ARFCN : ARFCN de la fréquence BCCH de la cellule,
• TCH ARFCN : ARFCN de la fréquence TCH alloué à un mobile,
• BSIC, Base Station Identification Code : identificateur de la cellule. En effet, le couple
(fréquence, BSIC) permet sur une zone donnée de déterminer parfaitement une cellule.
• RXFREQ : ARFCN de la fréquence de réception,
• RXFREQ, RXLEVFULL et BSIC de six cellules voisines au maximum.
• MSPWR : Le niveau de puissance d’émission du mobile (MS Power) : paramètre de
contrôle de puissance du MS, (Pe = 43 – 2*MSPwr),
• TIMESLOT : Le numéro de Time Slot (TS) : sur lequel les mesures sont effectuées,
• Cell_Id, Cell_name : Numéro d’identification et nom de la cellule.
• Ciphering Algorithm : Algorithme de chiffrement,
• Hopping frequencies : Les fréquences qui utilise le saut de fréquence,
• LAC (Location Area Code) : Code de la zone de localisation GSM.
• SQI : Mesure de la qualité parole qui est basée sur les distributions des BER et FER avec
prise en compte des évènements du handover et de l'utilisation de la transmission
discontinue (DTX), et qui sert à prédire d'une façon instantanée la qualité de la parole
durant un appel téléphonique.
• T_ADV (Timing Advance) : Il traduit le temps d’avance nécessaire pour la compensation
du temps aller-retour du signal càd le temps de propagation entre le MS et sa BTS.
• RLT (Radio Link Timeout) : C’est le temps d’expiration ou de coupure du lien radio.
Dans le tableau II.6, nous avons produit les valeurs typiques de probabilité de blocage dans
chaque interface du réseau GSM. Des valeurs supérieures à ces seuils pourront se traduire par une
mauvaise qualité de service perçue par les usagers.
Pour l’interface Abis, il n’existe pas un problème de disponibilité de ressources puisqu’on a pour
chaque canal une voix sur un TS.
Pour l’interface Um, on peut avoir une probabilité de blocage de signalisation SDCCH avec les
SMS et une probabilité de blocage de trafic TCH.
Pour l’interface A et l’interface MSC-MSC, la probabilité de blocage est du à la concentration de
trafic au niveau de BSC et de MSC.
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 32
Tableau II.6 : Hypothèses de QoS pour GSM (valeurs typiques)
II.3. Qualité de service dans le réseau GPRS
La notion d’appel utilisée utilisé dans le réseau GSM est remplacée par la notion de contexte PDP
dans le réseau GPRS. Une qualité de service est définie par un ensemble de paramètres regroupés
dans un profil de QoS qui est associé à chaque contexte PDP et est négocié à l’ouverture de
session. La transmission des données à travers le réseau GPRS peut être réalisée suivant
différents profils de qualité de services. Ce réseau permet de réserver des ressources avant toute
transmission de paquets. Par conséquent, le GPRS supporte différents niveaux de qualité de
service (QoS) ce qui permet aux opérateurs de facturer les services GPRS selon le profil de QoS
souscrit par l’abonné.
II.3.1. Classe de qualité de service QoS
Dans la norme GPRS, un profil de qualité de service est définie par l’ensemble des attributs ou
classes suivants [6] :
La priorité ou la précédence des services (precedence class),
La fiabilité des services (reliability class),
Le délai ou le retard toléré (delay class),
Le débit des informations transmises (throughput class).
Interfaces Taux de blocage (%) Seuil de taux de blocage (%)
De à
Um /TCH 1 5 2
Um / SDCCH 0.1 1 0.1
GSM / RTC 0.1 1 0.5
A 0 1 0.1
Abis - - -
Ater 0 1 0.1
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
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Tous ces paramètres sont négociés entre le GGSN et le mobile lors de l’activation du contexte
PDP. De nombreuses combinaisons de classes sont possibles, ce qui permet de définir plusieurs
profils QoS. Lorsqu’un abonné veut établir une session, le réseau lui attribue une qualité de
service négociée sur la base de : Profil QoS demandé par l’utilisateur pour cette session et profil
QoS disponible en fonction des ressources libres actuelles du réseau GPRS.
II.3.1.1. Précédence
C’est la priorité à maintenir un service dans des conditions difficiles (voir tableau II.7). Il y a trois
niveaux de précédence : haute, normale et basse pour différencier les services en cours et pour
permettre au réseau d’identifier les données à supprimer.
Tableau II.7 : Classes de priorités [6]
II.3.1.2. Classe de fiabilité
La fiabilité est définie comme étant la probabilité d’avoir des paquets de données perdus,
dupliqués, reçus avec des erreurs résiduelle de la transmission ou bien reçus en dehors de sa
séquence. Le tableau II.8 illustre trois classes de fiabilité définis par l’ETSI.
La probabilité de perte fait allusion au temps maximal de séjour du paquet dans le réseau GPRS,
temps au-delà duquel le paquet est supprimé. Par exemple, si les ressources ne sont pas
disponibles le paquet stocké dans les mémoires peut être jeté par un nœud GPRS et il sera perdu.
Les applications de classe 1 ne doivent généralement avoir aucune contrainte de temps réel, car
elles n’acceptent pour ainsi dire aucune erreur. En revanche, les applications tolérant des erreurs
peuvent être de classe 3 et avoir des contraintes temps réel.
Classe Priorité Description
1 Haute Les services de cette classe seront maintenus en cas de congestion.
2 NormaleLe maintien des paquets de cette classe se fera après les paquets de
priorité haute.
3 Basse Les services de cette classe seront les premiers supprimés en cas de
problème.
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 34
Tableau II.8 : Classes de fiabilité [6]
II.3.1.3. Classe de délai ou de retard
Le délai représente les délais de transfert de point à point encouru par la transmission des paquets
à travers le réseau GPRS. Et les taux élevés du délai peuvent se produire pendant des problèmes
momentanés, tels qu’un moment du trafic maximal. Il comprend le temps d’accès au canal, le
temps de transmission sur l’interface air, le temps de transit dans le réseau GPRS, mais ne
comprend pas les délais dus aux autres réseaux.
Classe de
délai
Paquet de 128 octets
Délai moyen
de transfert Délai à 95 %
Paquet de 1024 octets
Délai moyen
de transfert Délai à 95 %
1 < 0.5 s < 1.5 s < 2 s < 7 s
2 < 5 s < 25 s < 15 s < 75 s
3 < 50 s < 250 s < 75 s < 375 s
4 Non spécifié (Best Effort)
Tableau II.9 : Classes de délai [6]
En plus, les réseaux GPRS offriront seulement le service de classe 4 (best effort), qui correspond
à la classe assurée par les réseaux IP actuels et lorsqu’une classe de qualité de services ne précise
pas de paramètres de performance (qualité de service non spécifiée), il s’agit de la technique du
Classe de
fiabilité
GTP mode
LLC trame mode
LLC data
RLC blocs mode
Probabilité
de perte
Probabilité
de duplication
Probabilité
de déséquencement
Probabilité
d’erreur résiduelle
1 Acquitté Acquitté Protégé Acquitté 10-9 10-9 10-9 10-9
2 Non
acquitté Acquitté Protégé Acquitté 10-4 10-5 10-5 10-6
3 Non
acquitté Nom
acquitté Protégé Acquitté 10-2 10-5 10-5 10-2
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 35
meilleur effort possible de la part du réseau pour satisfaire l’utilisateur. L’ETSI définit deux
tailles de paquet pour les mesures des classes de qualité de service : 128 octets et 1024 octets
comme le montre le tableau II.9.
II.3.1.4. Classe de débit
Une classe de débit caractérise la bande passante demandée par l’utilisateur pour une session. Le
débit peut être négocié suivant deux classes.
o Classe de débit maximum (maximum bit rate)
Le débit maximum fait référence à la vitesse maximale de transmission demandée par l’utilisateur
lors de la session. Même si le réseau possède des ressources supérieures, il peut limiter l’abonné à
ce débit négocié. Par contre, ce débit n’est pas forcément atteint lors de la session, tout dépend
des performances du mobile et des ressources radio disponibles. En plus, le débit pic indique le
taux auquel les données sont reçues et peuvent contenir des erreurs et donc ne seront pas
utilisables. Neuf classes de débit pic sont définies. Elles sont répertoriées au tableau II.10
Classe de débit pic Débit pic (octet/sec)
1 Jusqu’à 1 000 (8 Kbit/s)
2 Jusqu’à 2 000 (16 Kbit/s)
3 Jusqu’à 4 000 (32 Kbit/s)
4 Jusqu’à 8 000 (64 Kbit/s)
5 Jusqu’à 16 000 (128 Kbit/s)
6 Jusqu’à 32 000 (256 Kbit/s)
7 Jusqu’à 64 000 (512 Kbit/s)
8 Jusqu’à 128 000 (1024 Kbit/s)
9 Jusqu’à 256 000 (2048 Kbit/s)
Tableau II.10 : Classes de débit pic [6]
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 36
o Classe de débit moyen (mean bit rate)
Cette classe définit le débit moyen de transfert attendu durant une session. Il inclut les périodes
de silence pour les services dont le trafic est sporadique. C’est le taux de données correctement
reçues. Les classes de débit moyen sont recensées au tableau II.11.
Tableau II.11 : Classes de débit moyen [6]
II.3.2. Supervision de la qualité de service
La supervision de la qualité de service dans un réseau cellulaire nécessite certaines mesures
effectuées à différents niveaux du réseau pour dégager les valeurs des indicateurs pratiques. La
comparaison de ces indicateurs avec les paramètres seuils permettant d’analyser et détecter les
problèmes de qualité de service au niveau de ce réseau. Trois types d’informations sont pris en
compte dans la phase de mesure, d'analyse et d'optimisation qui sont les mesures du terrain sur
l’interface radio (drive test) qui seront étudiés précisément dans la suite de ce chapitre, les
mesures du système (compteurs OMC - R) et les plaintes des usagers qui représentent une
information importante à prendre en compte.
Classe de débit moyen Débit moyen (octet/heure)
Classe de débit moyen
Débit moyen (octet/heure)
1 100 (~0.22 bit/s) 11 200 000 (~0.44 Kbit/s)
2 200 (~0.44 bit/s) 12 500 000 (~1.11 bit/s)
3 500 (~1.11 bit/s) 13 1 000 000 (~2.2 Kbit/s)
4 1 000 (~2.2 bit/s) 14 2 000 000 (~4.4 Kbit/s)
5 2 000 (~4.4 bit/s) 15 5 000 000 (~11.1
Kbit/s)
6 5 000 (~11.1 bit/s) 16 10 000 000 (~22 Kbit/s)
7 10 000 (~22 bit/s) 17 20 000 000 (~44 Kbit/s)
8 20 000 (~44 bit/s) 18 50 000 000
(~111Kbit/s)
9 50 000 (~111 bit/s) 31 Best effort
10 100 000 (~0.22 Kbit/s)
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
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II.3.2.1. Mesures Drive test GPRS
Cette technique d’analyse permet de récupérer une trace des mesures faites par le mobile à
différents instants. Le drive test nous offre donc une série de mesures en mode paquet qui est
classifiée en trois types [8].
a) Mesure de débit (Data throughput) : Il est calculé sur une période de 1s: High level
throughput (bit/s) (Application), Low level throughput (bit/s) (IP/X25), LLC throughput (bit/s),
LLC retransmissions (%), RLC throughput (bit/s) et RLC retransmissions (%).
b) Mesures de paramètres radio et réseau : Il existe différents paramètres dont les principales
sont :
Paramètres générés (GPRS Attach time, PDP Context Activation time,…),
Paramètres spécifiques (GMM States, GRR State, TBF Existant…),
Paramètres radio (Channel type, Timeslots used, Coding scheme),
Paramètres de la cellule (RAI, NCO (MS/Net)…),
PDP par négociation de QoS (Precedence class, Delay class, Reliability class, Peak
throughput class, Mean throughput class).
c) Mesures des évènements (Events) : GPRS attach/detach, PDP Context activation,
modification et désactivation, GPRS access et Routing area update, cell reselection, LA Update,
RA Update,…
En effet, le drive test GPRS permet d’offrir plusieurs types d’informations. Dans ce projet, on va
s’intéresser aux principaux paramètres GPRS présentés dans ce qui suit [2] :
• Time : Temps de chaque point de mesure.
• Message type : le type des messages échangés (Attach Request/Accept, Activation PDP
Context Request, …).
• Event : Type d’évènements (PS Attach, PDP Context Activation,…).
• Longitude, latitude (X, Y) : Coordonnées des points de mesure.
• Speed (Km/h) : Vitesse du véhicule de 0 à 250 km/h.
• Mode : No service, Idle mode, Dedicated mode, Limited service mode, Scan mode, Packet
mode, Packet Idle mode.
• GMM state: L’état de protocole GMM : “Idle”, “Ready”, ou “Standby”.
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
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• GRR state: L’état du protocole GRR: “Packet Idle state” ou “Packet Transfer state”.
• MAC Mode (UL/DL) : Type de connexions GPRS en DL/UL : Dynamic Allocation,
Extended Dynamic Allocation, Fixed Allocation (not half duplex mode), Fixed Allocation
(half duplex mode).
• Timeslot Channel Type (UL/DL) : Type de canal en DL/UL pour chaque TS. Par
exemple, “TCH/F + FACCH/ F et SACCH/M”, “BCCH”, ou “PDCH”.
• Timeslot used (UL/DL) : TS utilisé en DL/U.
• Number Of Used Timeslots (UL/DL) : Nombre de TS en cours d’utilisation en DL/UL.
• PDCH Utilization : C’est la capacité PDCH utilisé pour les données et la signalisation.
• RxLev : Puissance de signal reçu, il varie entre –120 et –10 dBm.
• RxQual : Qualité de signal reçu, il varie entre 0 et 7.
• C/I : Le rapport signal sur interférence, il varie entre –5 ... 35 dB.
• BLER/TS : Le taux d'erreur bloc est un indicateur de qualité spécifique au mode paquet.
• Coding scheme (CS) : affiche le type de codage utilisé (UL/DL): CS1, CS2, CS3, CS4.
• PDP Access Point Name : Le nom de point d’accès (internet.tunisietelecom.tn,
internet.tunisiana.com, …).
• PDP Address : C’est l’adresse IP en générale.
• PDP Contexts Active : Nombre de contextes PDP activés, varie entre 0 et 11.
• PDP Delay Class : Classe de délai d’un paquet (classe 1, 2, 3, ou 4) défini par
abonnement.
• PDP Reliability Class: Classe de fiabilité des données (Unacknowledged GTP and LLC,
acknowledged RLC, Protected Data).
• PDP Precedence Class : Classe de priorité entre les différents paquets.
• PDP Peak Throughput: Classe de débit moyen.
• PDP Mean Throughput: Classe de débit pic.
• PDP Radio Priority : Classe de priorité radio.
• RAC : Code de zone de routage.
• LLC BLER UL : Le pourcentage de blocs de données LLC renvoyé en UL.
• LLC BLER DL : Le pourcentage de blocs de données LLC incorrectement décodé en DL.
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
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• LLC Throughput (UL/DL) : Débit de données DL/UL au niveau de protocole LLC (inclut
les en-têtes mais exclut les retransmissions).
• RLC Block Type UL/DL: Type de bloc RLC/MAC. En DL, on trouve “Data Block to this
MS”, “Data Block to other MS”, or “Control Block”. En UL, on trouve “Allowed but no data
sent”, “Data block sent”, “Control Block sent”, or “Forbidden”. Chaque élément pour chaque
TS en UL et DL.
• RLC BLER UL : Le pourcentage de blocs de données RLC renvoyé en UL. C’est le
BLER DL qui est aperçu par le mobile à trace. Il est mesuré en mode transfert de paquet
comptant seulement des blocs de radio adressés au mobile à trace.
• RLC BLER DL : Le pourcentage de blocs de données RLC incorrectement décodés en
DL. C’est le BLER DL qui est aperçu par le mobile à trace. Il est mesuré en mode transfert
de paquet comptant seulement des blocs de radio adressés au mobile à trace.
• RLC Throughput UL/DL : Débit de données au niveau RLC en DL/UL (inclut les en-
têtes mais exclut les retransmissions) (si TBF state =« open »).
• SNDCP BLER (%) : BLER au niveau de la couche SNDCP.
• SNDCP Throughput : débit de données GPRS SNDCP.
• Retransmission bloc rate (UL/DL) : Calculer sur une période de 1 s,
En (UL) = [Nbre_bloc_retrans] / [Nbre_bloc_trans+ Nbre_bloc_retrans] et En (DL)= [Nbre-
bloc perdus / Nbre_bloc_total-reçus].
• TFI UL/DL (Temporary Flow Id) : affiché si le TBF et en état « Open», il est inclus dans
l’entête MAC de chaque Bloc radio. Il est utilisé pour identifier un bloc de donnée et varie
entre 0 et 31.
• TLLI (Temporary Logical Link Identifier) : C’est un identificateur du mobile en mode
paquet, il est compris entre 0 et 232 et est équivalent au TMSI.
• USF (Uplink State Flags) : Un USF par TS permet de signaler au mobile qu’il est autorisé
d’envoyer. Il permet également de partager un même canal physique PDCH en lien montant
entre plusieurs utilisateurs (au maximum 7) et est compris entre 0 et 7.
• NCO : Network Control Order (0, 1, 2) : Paramètres de ré-sélection de réseau
NCO= 0 : le MS contrôle la ré-sélection sans envoi de rapport de mesures
NCO=1 : le MS contrôle la ré-sélection avec envoi de rapport de mesures
NCO=2 : le réseau contrôle la ré-sélection avec envoi de rapport de mesures
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 40
II.3.2.2. KPI GPRS
Les mesures issues des compteurs au niveau de l’OMC (remontées par les BSCs à l’OMC-R)
sont faites sur un intervalle de temps précis et sont liées à un évènement survenu dans le réseau.
Elles servent aux calculs des indicateurs de qualité de service (par combinaison de ces
compteurs). L’OMC permet de suivre ces indicateurs qualité mesurés sur 3 interfaces : l’interface
radio, l’interface Gb et l’interface Ater (PCU placé à coté du TRAU) mais notre étude sera
effectué sur l’interface radio.
Dans la formule ci-dessous nous citons un exemple d’utilisation des compteurs bruts pour le
calcul d’un indicateur. Taux de coupure = coupure radio + coupure radio pendant réallocation +
coupure interface Gb + problème transmission + coupure BSS / nombre de TBF établis.
Les indicateurs de clés de performances KPI jouent un rôle significatif pour la détermination des
failles de la QoS ainsi que l’analyse combinée de ces indicateurs est très important pour le
raffinage, la supervision et l’ajustement de la performance du réseau GPRS.
En effet, les indicateurs QoS peuvent être subdivisés en trois sous-classes à savoir l’établissement
sessions, le transfert des données et l’allocation des ressources. Ces trois sous-classes sont
détaillées comme suit [2] :
La première sous-classe d’indicateurs de qualité de service fournit des informations
correspondantes à des événements survenus lors de la phase d’établissement d’un flux de
données :
• Taux de succès et d’échec d’attachement GPRS,
• Taux de succès et d’échec d’activation/désactivation de contexte PDP,
• Taux de succès de mise à jour de localisation,
• Taux de succès de mise à jour de zone de routage,
• Durée moyenne d’attachement GPRS,
• Durée moyenne de mise à jour de localisation,
• Durée moyenne de mise à jour de zone de routage,
• Durée moyenne d’activation de contexte PDP,
• Activité de flux de données temporaire TBF (ouvert ou fermé),…
La seconde sous-classe présente des informations correspondantes à des événements qui ont des
impacts sur la qualité de service sollicité par l’utilisateur :
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 41
• Le taux de retransmission des blocs RLC et des trames LLC,
• La perte des Blocs RLC,
• Taux de trames LLC rejetées sur expiration : Une trame LLC down link qui arrive au
BSS, est stockée pour une certaine durée, au delà de laquelle elle est rejetée.
• Le taux moyen d’erreur par bloc dans le réseau GPRS,
• Le pourcentage d’utilisation des schémas de codage : C’est le réseau qui détermine le
schéma de codage à utiliser dans les deux sens up link et down link lorsque le TBF est
ouvert. Les blocs de contrôle sont toujours en CS1. Par contre, les blocs de données sont
soit en CS1, CS2, CS3, soit en CS4 selon la qualité de la liaison radio.
• Débit moyen par PDCH : Ce débit ne tient pas compte des blocs de données
retransmis.
• Débit moyen de transfert des données : Ce débit tient compte de taux moyen d’erreur
par bloc. Plus le taux de retransmission est important, plus le taux d’erreur des blocs
transmis est petit d’où ce débit de données sera faible, ce qui implique un coût important.
Cette dernière sous-classe évalue l’allocation des ressources par les indicateurs suivants :
• Taux d’utilisation des canaux PDCH pour le transfert des données,
• Taux de disponibilité des canaux PDCH,
• Nombre moyen des canaux PDCH utilisé en UL et DL,
II.3.3. Paramètres radio
L'ajustement des paramètres de travail est une tâche essentielle lors de la mise en
exploitation du réseau. Elle permet l'activation ou la désactivation de certaines fonctionnalités
pour le maintien et l'analyse des indicateurs qualité dans le but d’optimiser le réseau.
Les paramètres cibles permettent d’améliorer la QoS, les plus intéressants sont décrits ci-
dessous [13] :
- RXLEVEL_ACCESS_MIN : C'est le seuil minimal d'accès à la cellule. Il détermine
directement la surface de la cellule et donc sa zone de service. Ce paramètre permet notamment
d'ajuster la charge de trafic à l'intérieur d'une cellule. Si celle-ci devient très chargée, la limitation
de sa zone de service par augmentation de la valeur de RXLEV_MIN permettra de réduire le taux
d'arrivée de nouveaux mobiles. La diminution de la valeur de RXLEV_MIN va conduire à un
élargissement de la zone de service de la cellule ce qui va permettre à plus de mobiles d'accéder à
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 42
la cellule et peut alors entraîner une dégradation de la qualité de service (notamment pour les
mobiles éloignés).
- L_RXLEVEL_XX_H (XX=DL ou UP) : Ce paramètre présente le seuil de déclenchement de
handover sur les deux liens (DL ou UP), suite à l’affaiblissement du niveau de champ sur ces
deux liens. Le RXLEVEL_XX_H permet de déclencher le handover le plus proche possible de la
bordure de la cellule, dans le cas où il n'y a pas, ni un trou de couverture, ni d'interférences à
l'intérieur de cette cellule. Plus la valeur de ce paramètre augmente, plus le nombre d'exécution
des handovers diminue, et par la suite, il y aura une attente du déclenchement de handover
jusqu’à la dégradation de la qualité de communication. Par contre, une diminution de la valeur de
ce paramètre entraîne une augmentation du nombre du handovers ping-pong, valeur par défaut
comprise entre 101 dB et 110 dB.
- L_RXQUAL_XX_H (XX=DL ou UP) : C'est le paramètre qui spécifie le seuil de
déclenchement du handover sur qualité en DL ou UP. Il maximise la qualité de communication et
minimise le taux de handover suite, respectivement, à l'élévation et à la diminution de sa valeur,
ainsi, si la valeur de ce paramètre est très faible, alors le nombre de handovers augmente.
- HO_MARGIN : C'est l'hystérésis permettant d'obtenir un compromis entre le taux de
handovers ping-pong et la qualité de service. L'augmentation de sa valeur entraîne un retard dans
le déclenchement du handover, et par la suite une dégradation de la qualité de service (avec un
nombre de handovers ping-pong faible), par contre, la diminution de sa valeur augmente le
nombre du handovers ping-pong (avec une qualité satisfaisante),
- L_RXLEVEL_CPT_HO : c'est le seuil permettant le changement de couche (de la couche
micro-cellulaire vers la couche macro-cellulaire et vice versa), l'augmentation de la valeur de ce
paramètre entraîne la diminution de la charge de trafic dans les couches micro-cellulaires et
l'augmentation de cette charge dans les couches macro-cellulaires.
- GPRS_ TEMPORARY_OFFSET : évite la ré-sélection ping-pong à la frontière de la cellule.
- RA_RESELECT_ HYSTERESIS : évite la ré-sélection de cellules appartenant à des RA
différents et réduit le taux de paging infructueux.
Dans la phase d'analyse de la performance du réseau et de la détection des anomalies, il y
a une comparaison entre les indicateurs obtenus et ces paramètres seuils (fixés par l'opérateur) qui
présentent les seuils d'une qualité de service acceptable.
Chapitre II, Qualité de Service dans le réseau GSM/GPRS
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 43
En effet, les mesures, les analyses et les réclamations des abonnés sont les informations qui vont
permettre d’analyser et détecter les problèmes de qualité de service ou de fonctionnement du
réseau (voir figure II.2). L’étape suivante consiste à effectuer des ajustements, des modifications
de la structure physique du réseau de manière à améliorer la qualité.
Figure II.2 : Processus d’analyse
Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons déduit que la notion de qualité de service GPRS est une
fonction liée à la fois, à la structure existante du réseau GSM et à la nature du réseau GPRS en
tant que réseau de données.
L’optimisation d’une telle notion revient à une connaissance approfondie de la
signification de ses indicateurs soutenue par un ré-paramétrage, un ajustement et un raffinage à la
lumière de ces indicateurs.
La conception informatique et l’analyse de ces indicateurs ainsi que les différentes
besoins fonctionnels attendus de notre outil seront présentées dans le chapitre suivant.
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 44
Chapitre III : Spécification des besoins et Conception de l’outil
Introduction
En génie logiciel, on distingue trois phases dans le cycle de vie d’un logiciel : la phase
d’étude et de spécification, la phase de conception et la phase de développement. Dans la
première phase d’étude et spécification des besoins, on établit les contraintes, les buts et les
services du système. La seconde phase de conception consiste à représenter les fonctions du
système de manière à ce qu’elles soient facilement transformables en un ou plusieurs
programmes exécutables lors de la phase de réalisation.
Ce chapitre est consacré à la description des deux premières phases de ce projet. En effet,
nous commencerons par la définition des besoins fonctionnels attendus de notre outil d’analyse.
Une fois ceci est achevé, nous pourrons passer à la conception de l’application, une étape
primordiale, qui nous permettra de relier les fonctionnalités et le comportement de l’outil avec
l’ensemble de services que l’utilisateur s’attend à voir fournis.
III.1. Spécification des besoins
L'objectif de ce travail est de développer une application permettant d'analyser les
données recueillies sur l'interface radio GPRS et de calculer les indicateurs KPI à partir d’un
fichier de mesures drive-test.
L'analyse des données est l'étape la plus critique dans le fonctionnement de notre
application. Cette opération doit partir d'un ensemble de données spécifiques (valeurs seuils et
paramètres de configuration) pour analyser l'ensemble de données déjà chargées en fichiers sous
format *.txt issues des mesures drive test. L’analyse de ces données sera définie par une étude
statistique des mesures, ainsi que l’étape d’interprétation des résultats et d’identification des
problèmes.
Dans ce projet, il existe plusieurs statistiques qui peuvent être décrites sur le réseau
GPRS mais nous nous sommes intéressés à certaines statistiques qui sont considérées les plus
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 45
importantes. Notons que les seuils et les paramètres pris dans ce projet sont sélectionnés à partir
de l’outil de drive test TEMS Investigation d’Ericsson.
III.1.1. Statistiques de couverture
Elle nous renseigne sur l'état de couverture du réseau. Elle se présente sous la forme d'un
histogramme illustrant les pourcentages de couverture en outdoor, incar, indoor, deep indoor et
pas de couverture suivant les seuils présentés dans le tableau III.1.
La couverture d'une station de base peut s'étendre sur un diamètre maximal de 30km selon la
densité de couverture de la zone urbaine ou rurale. Le problème de couverture apparaît lorsque
les ondes émises par le mobile n'arrivent pas à la station de base la plus proche, ou bien lorsque
celles émises par l'antenne de la BTS n'arrivent pas avec une puissance suffisamment détectable
par la station mobile.
Le manque de couverture pour une région peut être aussi causé par une disposition spéciale des
antennes, telle dans le cas d'un obstacle se trouvant entre la station mobile et l'antenne (bâtiments,
montagne…).
Tableau III.1 : Seuils de couverture
III.1.2. Statistiques de qualité
C'est une statistique qui nous renseigne sur les pourcentages des signaux de bonne, moyenne ou
mauvaise qualité sous forme d’un histogramme en fonction des certaines valeurs seuils fixés par
l’opérateur (Voir Tableau III.2).
Dans le réseau GPRS, une mauvaise qualité de signal entraine beaucoup des erreurs de
transmission ce qui engendre un taux élevé de retransmission et par la suite un délai de transfert
des données important. En revanche, une charge de trafic faible nous donne une très bonne
Etat de couverture Intervalle (dBm)
Pas de couverture -120 <= x < -94
Outdoor -94 <= x < -82
Incar -82 <= x < -74
Indoor -74 <= x < -65
Deep Indoor -65 <= x < -10
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 46
qualité. Par conséquent, si on veut mesurer les performances de cellules GPRS, il faut créer de la
charge sur les cellules.
Qualité de signal Intervalle
Bonne qualité 0 <= x < 4
Qualité moyenne 4 <= x < 5
Mauvaise qualité 5 <= x < 8
Tableau III.2 : Seuils de qualité radio
III.1.3. Statistiques du rapport C/I
Elle nous donne le rapport C/I dans chaque zone d’étude sous forme d’un histogramme illustrant
les pourcentages de C/I selon des seuils bien déterminés en donnant un rapport C/I faible, moyen
ou important (voir Tableau III.3).
Un rapport C/I faible influant sur le choix des schémas de codage ce qui permet d’adapter le
signal à un schéma de codage d’ordre petit et par suite un débit de transfert faible.
Rapport C/I Intervalle
Mauvaise rapport -5 <= x < 10
Rapport moyen 10 <= x < 15
Bon rapport 15 <= x < 35
Tableau III.3 : Seuils C/I [2]
III.1.4. Statistiques d’interférence
Dans les réseaux cellulaires, l'augmentation de la capacité du réseau se traduit par une
augmentation du taux de réutilisation de fréquences. Ceci accroît le niveau d'interférence qui sera
prépondérant par rapport à tous les autres brouillages.
La transmission des données dans un environnement radio mobile est affectée par trois types
d'interférences. Les interférences co-canal : c'est lorsque des émetteurs radio émettent sur la
même fréquence que l'émetteur que l'on souhaite capter, et même s'ils sont très éloignés.
Interférences sur canal adjacent : ce type d'interférences est causé par l'utilisation de canaux assez
proches l'un de l'autre dans le spectre des fréquences présents sur des sites qui ne sont pas assez
éloignés. L’interférence co-site : Ce type d'interférence est présent lorsque deux fréquences
voisines sont utilisées dans le même site.
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 47
La statistique d’interférence nous renseigne sur le niveau d’interférence qui se présente sous la
forme d’un histogramme illustrant les pourcentages d’interférence que ce soit interférence
accepté ou non accepté.
L’existence d’un problème d’interférence dans le réseau GPRS traduit par un débit de transfert de
données faible à cause des pertes des données et du taux de retransmission élevé ainsi que
l’utilisation de schéma de codage le plus faible.
III.1.5. Statistiques des schémas de codage CS
C'est une statistique qui nous renseigne sur le taux d’utilisation des schémas de codage (CS1,
CS2, CS3 et CS4) lors de la transmission des données en sens montant et sens descendant sous
forme d’un histogramme.
L'utilisation du schéma de codage CS1 défavorise le débit et favorise une bonne protection ce qui
justifie l’existence d’un problème d'interférence. Le passage à un schéma de codage d’ordre
supérieur traduit par une protection de données plus faible à cause de l’existence d’une bonne
qualité, ce qui favorise un débit plus important.
En plus, le schéma de codage CS1 est toujours utilisé même avec une bonne qualité car il
présente un niveau de protection élevé ce qui permet d’assurer un bon transfert de signalisation.
En outre, l’utilisation d’un schéma de codage d’ordre supérieur avec un taux de retransmission
élevé nous donne des pertes au niveau de débit de transfert, alors dans ce cas c’est mieux de
passer à un schéma de codage plus inférieur.
III.1.6. Statistiques des débits de transmission des données
Elle nous renseigne sur les débits utilisés au niveau des couches RLC-MAC et LLC dans les deux
sens (sens montant et sens descendant) ainsi que le débit GPRS moyen en UL et DL qu’on va
estimer à partir des indicateurs qualité. Elle se présente sous la forme d'un histogramme illustrant
les pourcentages de débit faible, moyen, bon, important ou très important (Voir Tableau III.4).
Un débit faible traduit par un taux de retransmission élevé à cause des erreurs de transmission, et
pour identifier le problème il faut toujours voir la pile protocolaire.
L’estimation de débit moyen de transfert de données GPRS consiste à déterminer le taux d’erreur
par bloc moyen et le débit maximal moyen de transfert des données (Voir Formule III.1)
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 48
)).(__1()(___)(__
).(___)(/__)(__
.100
)(%)()(/)(/__
.)()(/)(
1)(__
4
1
7
07
0
XLGPRSMoyenBLERxXLMoyenMaximalTransfertDébitXLMoyenTransfertDébit
XLUtiliséTSMoyenxNombreXLTSMoyenMaxDébitXLMoyenMaximalTransfertDébit
XLCSixXLCSiDébitXLTSMoyenMaxDébit
XLséenTSiUtilixNombreMoyMoyenTSiBLERxXLénTSiUtilisNombreMoye
XLGPRSMoyenBLER
i
i
i
i
i
−=
=−
=
=
∑
∑∑
=
=
=
=
=
(III.1)
Notons que :
XL : Lien montant UL ou lien descendant DL,
BLER_Moyen_GPRS : Le taux d’erreur par bloc moyen du réseau GPRS en UL et DL,
BLER/TSi : Le taux d’erreur par bloc par TS (de TS0 jusqu’à TS7),
NombreMoyenTSiUtilisé : Le nombre moyen de chaque TS utilisé (de TS0 jusqu’à TS7),
Débit_Max_Moyen/TS : Le débit de transfert maximal moyen par TS,
Débit/CSi : Le débit théorique par CSi (9.05 Kbit/s pour CS1, 13.4 Kbit/s pour CS2, 15.6 Kbit/s
pour CS3 et 21.4 Kbit/s pour CS4).
CSi(%) : Le pourcentage d’utilisation de chaque schéma de codage (de CS1 à CS4),
Débit_Transfert_Maximal_Moyen : Le débit maximal moyen à atteindre pour le transfert des
données,
Débit_Transfert_Moyen : Le débit moyen estimé pour le transfert des données en tenant compte
des erreurs de transmission.
Débit (Kbits/s) Intervalle
Débit faible 0 <= x < 0.5
Débit moyen 0.5 <= x < 4
Bon débit 4 <= x < 8
Débit important 8 <= x < 12
Débit très important 12 <= x < 70
Tableau III.4 : Seuils de débit de transfert [13]
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 49
III.1.7. Statistiques sur les erreurs de transmission
C'est une statistique sous forme d’un histogramme qui nous renseigne d’une part sur le taux
d’erreur par bloc radio (RLC BLER DL/UL), le taux d’erreur par trame LLC (LLC BLER
DL/UL) et le taux d’erreur par time slot (PDCH BLER) ainsi que le taux d’erreur par bloc moyen
du réseau GPRS calculé dans la formule III.1 (BLER moyen GPRS). Les valeurs seuils choisis
sont mentionnées dans le tableau III.5. Un BLER important est traduit par une mauvaise qualité
de signal ainsi que l’existence des interférences non acceptable, par conséquent le taux de
retransmission sera important ce qui va diminuer le débit de transfert des données et par suite la
dégradation de QoS.
Description PDCH BLER LLC/RLC BLER
Faible 0 <= x < 4 0 <= x < 20
Moyen 4 <= x < 8 -
Important 8 <= x < 100 20 <= x < 100
Tableau III.5 : Seuils BLER [2]
III.1.8. Statistiques des canaux PDCHs
C’est une statistique qui nous renseigne, d’une part, sur l’utilisation moyenne des canaux PDCH
pour le transfert des données propre à l’utilisateur en UL/DL et la disponibilité moyenne des
canaux PDCH qui n’est pas en cours d’utilisation en UL ainsi que l’utilisation moyenne des
canaux PDCH pour la signalisation. D’autre part, elle nous donne une idée sur le pourcentage de
nombre de PDCH alloué en UL et DL ainsi que le type des blocs échangés sur l’interface radio.
Pour bénéficier de toute la bande passante il faut maximiser l’utilisation des canaux PDCH pour
le transfert des données afin d’améliorer la qualité de service.
III.1.9. Statistiques liées aux états de session
Elle nous donne un histogramme qui nous renseigne sur le pourcentage d’état Idle, Ready et
Standby pour la gestion de mobilité ainsi que le pourcentage d’état Packet Idle State et Packet
Transfert State pour la gestion des ressources radio. En plus, cette statistique permet de nous
décrire l’activité de TBF en UL et DL en donnant le pourcentage de l’état ouvert et de l’état
fermé sous forme d’un histogramme.
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 50
En outre, on peut voir les différents types des blocs échangées sur l’interface radio que se soit
block de donné ou de signalisation.
III.1.10. Statistiques liées aux services GPRS
Elle consiste à déterminer pour chaque service GPRS que se soit HTTP, Web, WAP ou FTP
quelques caractéristiques, que l’on considère les plus importantes, décrites ci-dessous.
a) Durée d’attachement GPRS
C’est la durée entre l’instant de demande d’attachement et le moment d’acceptation
d’attachement (Voir Formule III.2). Lorsqu’il y a deux demandes d’attachement cette durée est
considérée pour la seconde tentative [2].
Attach Setup Time [s] = tAttach Accept – tAttach Request
(III.2)
b) Durée de connexion GPRS
La durée moyenne d’établissement de connexion GPRS est la durée moyenne d’activation de
contexte PDP qui représente la somme de toutes les durées d’activation de contexte PDP divisée
par le nombre de contexte PDP activé.
La durée d’activation de contexte PDP est la durée entre l’instant de demande d’activation de
contexte PDP et le moment d’acceptation d’activation de contexte PDP (Voir Formule III.3) [2].
L’obtention des valeurs minimum de ces durées d’attachement et de connexion permet
d’augmenter le temps de réponse d’ouverture d’une session et diminuer le temps d’attente de
celle-là et par suite améliorer la qualité de service.
PDP Context Activation Time [s] = tPDP Context Activation Accept – tPDP Context Activation Request
(III.3)
c) Taux d’attachement GPRS
Taux d’échec d’attachement (%) = (Nombre de tentatives d’attachement rejetés / Nombre de
tentatives d’attachement total demandés) * 100. [2]
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 51
Taux de succès d’attachement (%) = (Nombre de tentatives d’attachement acceptés / Nombre de
tentatives d’attachement total demandés) * 100 = 100 – Taux d’échec d’attachement (%).
=[%] Ratio Failure Attach 100 x attemptsattach of #
attemptsattach ulunsuccessf of #total
(III.4)
d) Taux d’activation de contexte PDP
Taux de succès d’activation de contexte PDP (%) = (Nombre de tentatives d’activation de
contextes PDP acceptés ou activés / Nombre total de tentatives d’activation de contextes PDP
demandés) * 100 = 100 - Taux d’échec d’activation de contexte PDP (%).
Autrement, c’est le nombre de connexions établies sur le nombre de connexion demandés
multiplié fois 100.
Taux d'échec d’activation de contexte PDP (%) = (Nombre de tentatives d’activation de
contextes PDP rejetés ou inactivés / Nombre total de tentatives d’activation de contextes PDP
demandés) * 100. [2]
Autrement, c’est le nombre de connexions non établies sur le nombre de connexion demandés
multiplié fois 100.
=[%] Ratio Failure ActivationContext PDP 100 x attempts activationcontext PDP of #
attempts activationcontext PDP ulunsuccessf of #total
(III.5)
e) Taux de mise à jour de localisation
Taux de succès de mise à jour de localisation (%) = (Nombre de tentatives de mise à jour de
localisation acceptés / Nombre total de tentatives de mise à jour de localisation demandés) * 100
= 100 - Taux d’échec de mise à jour de localisation (%). [2]
Taux d'échec de mise à jour de localisation (%) = (Nombre de tentatives de mise à jour de
localisation rejetés / Nombre total de tentatives de mise à jour de localisation demandés) * 100.
100attempts pdatingLocation U of #
attempts pdatingLocation Uulunsuccessf of #[%] xtotal
RatioFailureUpdateLocation =
(III.6)
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 52
f) Taux de mise à jour de zone de routage
Taux de succès de mise à jour de zone de routage (%) = (Nombre de tentatives de mise à jour de
zone routage acceptés / Nombre total de tentatives de mise à jour de zone de routage demandés)
* 100 = 100 - Taux d’échec de mise à jour de zone de routage (%).
Taux d'échec de mise à jour de zone de routage (%) = (Nombre de tentatives de mise à jour de
zone de routage rejetés / Nombre total de tentatives de mise à jour de zone de routage demandés)
* 100. [2]
100attempts UpdateRouting of #
attempts Updateulunsuccessf of #[%] xtotal
AreaRoutingRatioFailureUpdateAreaRouting =
(III.7)
III.2. Conception de l’outil
Pour la conception de notre outil, nous avons eu recours au langage de modélisation objet unifié
UML (Unified Modeling Language) dans le but de bénéficier de ce standard incontournable.
D’important acteurs industriels (IBM, Microsoft, Oracle, DEC, HP, Rational, Unisys etc.)
s’associent alors à l’effort et proposent UML 1.0 à l’OMG (Object Management Group) qui
l’accepte en novembre 1997 dans sa version 1.1. La version d’UML en cours à la fin 2006 est
UML 2.0 qui s’impose plus que jamais en tant que langage de modélisation standardisé pour la
modélisation des logiciels. UML est un langage graphique qui permet de représenter, de
communiquer les divers aspects d’un système d’information afin que les concepteurs puissent
utiliser les mêmes concepts. UML est donc un métalangage car il fournit les éléments permettant
de construire le modèle qui, lui, sera le langage du projet. Un modèle est une représentation
abstraite et simplifiée (i.e. qui exclut certains détails), d’une entité (phénomène, processus,
système, etc.) du monde réel en vue de le décrire, de l’expliquer ou de le prévoir. Donc,
modéliser un système avant sa réalisation permet de mieux comprendre le fonctionnement du
système.
Pour se faire nous devons utiliser un outil de modélisation parmi ceux disponibles sur le marché,
c’est l'outil " Rational Rose ". Il permet d’offrir touts les concepts concernant la conception d’un
outil depuis la création du diagramme du cas d’utilisation jusqu'à la génération des codes.
UML comporte ainsi treize types des diagrammes représentants autant de vues distinctes pour
représenter des concepts particuliers du système d’information. Ces diagrammes, d’une utilité
variable selon les cas, ne sont pas nécessairement tous produits à l’occasion d’une modélisation.
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 53
Dans notre conception nous sommes intéressés à quatre diagrammes de conception : Diagrammes
de cas d’utilisation, diagrammes de classes, diagrammes de séquence et diagrammes de
collaboration. A l’issu de cette étape, nous avons pu décomposer l’ensemble des fonctionnalités
de l’outil sur six modules.
III.2.1. Diagramme de cas d’utilisation
Le diagramme de cas d’utilisation représente la structure des grandes fonctionnalités nécessaires
aux utilisateurs du système. C’est le premier diagramme du modèle UML, celui où s’assure la
relation entre l’utilisateur et les objets que le système met en œuvre.
Figure III.11 : Diagramme de cas d’utilisation de l’outil
Le diagramme de classe représenté dans la figure III.1 permet de décrire les fonctionnalités de
notre outil, il est composé de :
Acteur : Un acteur est l’idéalisation d’un rôle joué par une personne externe, un processus ou
une chose qui interagit avec un système. Il se représente par un petit bonhomme (Figure III.1)
avec son nom (i.e. son rôle) inscrit dessous.
Cas d’utilisation : Un cas d’utilisation est une unité cohérente d’une fonctionnalité visible de
l’extérieur.
Association : Une relation d’association est un chemin de communication entre un acteur et un
cas d’utilisation et est représenté un trait continu.
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 54
Un stéréotype n’a pas de définition formelle, mais permet de mieux caractériser des variétés
d’un même concept. Il est représenté par une chaînes de caractères entre guillemets (« »).
Multiplicité : Lorsqu’un acteur peut interagir plusieurs fois avec un cas d’utilisation, il est
possible d’ajouter une multiplicité sur l’association du côté du cas d’utilisation. Le symbole *
signifie plusieurs. Quelques exemples de multiplicité : exactement un (1 ou 1..1), plusieurs (*ou
0..*), au moins un (1..*) et de un à six (1..6).
Relation d’inclusion : Un cas A inclut un cas B si le comportement décrit par le cas A inclut le
comportement du cas B : le cas A dépend de B. Cette dépendance est symbolisée par le
stéréotype « include ».
Relation d’extension : On dit qu’un cas d’utilisation A étend un cas d’utilisation B lorsque le cas
d’utilisation A peut être appelé au cours de l’exécution du cas d’utilisation B. Exécuter B peut
éventuellement entraîner l’exécution de A. Cette dépendance est symbolisée par le stéréotype «
extend ».
Relation de généralisation : Un cas A est une généralisation d’un cas B si B est un cas
particulier de A (Flèche terminée par un triangle vide).
III.2.2. Diagramme de classes
Le diagramme de classes est généralement considéré comme le plus important dans un
développement orienté objet. Il représente l’architecture conceptuelle du système : il décrit les
classes que le système utilise, ainsi que leurs liens, que ceux-ci représentent un emboîtage
conceptuel (héritage) ou une relation organique (agrégation).
L’approche orientée objet considère le logiciel comme une collection d’objets dissociés, et
identifiés, définis par des propriétés. Un objet est caractérisé par plusieurs notions :
• Les attributs : Il s’agit des données qui caractérisent l’objet. Ce sont des variables
stockant des informations sur l’état de l’objet.
• Les méthodes : Les méthodes d’un objet caractérisent son comportement, c’est-à-dire
l’ensemble des actions (appelées opérations) que l’objet est à même de réaliser. De plus,
les opérations sont étroitement liées aux attributs, car leurs actions peuvent dépendre des
valeurs des attributs, ou bien les modifier.
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 55
Figure III.2 : Diagramme de classe de l’outil
Un diagramme de classe permet de fournir une représentation abstraite des objets du système qui
vont interagir ensemble pour réaliser les cas d’utilisation.
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 56
Une classe est représentée par un rectangle divisé en trois compartiments. Les différentes classes
utilisées présentés dans la figure III.2 sont :
La classe Data_Extract : Permet de lire les données à partir d’un fichier de mesure. Il
défini deux attributs : Une variable Data_Source qui représente le chemin du fichier de
mesure, et une variable Mode qui assure deux états ; Mode connecté dans lequel le fichier
reste ouvert et on extrait une ligne à la fois et Mode déconnecté dans lequel on ouvre le
fichier, on extrait toutes les données (lignes de fichiers) en une seule fois et on ferme le
fichier. En plus, cette classe contient deux méthodes : Exract() pour lire le fichier en
mode déconnecté et MoveNext() en mode connecté.
La classe Cell : Englobe Toutes les paramètres mesurées qui existent dans le fichier de
mesure.
La classe Analyser : Assure le calcul des différentes statistiques et l’analyse de tous les
paramètres mesurés.
La classe InterfStats : Permet l’analyse de l’interférence suivant des conditions bien
définis.
La classe TimeStats : Permet de calculer la durée d’un attachement et la durée
d’activation de contexte PDP.
La classe TimeStatsResult : Faire des statistiques liés aux durées d’attachements et de
contexte PDP et aux nombre d’attachement et de contexte PDP.
La classe EstimatedStats : Assure l’nalyse des statistiques des débits GPRS estimés en
UL et en DL ainsi que le BLER GPRS estimé.
La classe Threshold : Assure la création et la lecture des seuils (description, minvalue,
maxvalue) qui sont servis à l’analyse et l’étude statistiques.
La classe Stats : Assure l’affichage des histogrammes.
Notre diagramme de classe définit les propriétés suivantes :
Public ou + ou ou : tout élément qui peut voir le conteneur peut également voir l’élément
indiqué.
Protected ou # ou : seul un élément situé dans le conteneur ou un de ses descendants peut
voir l’élément indiqué.
Private ou – ou : seul un élément situé dans le conteneur peut voir l’élément.
L’héritage : Ses propriétés principales sont :
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 57
– La classe InterfStats possède toutes les propriétés de la classe parent Analyser, mais elle ne
peut accéder aux propriétés privées de celle-ci.
– Toutes les associations de la classe Analyser s’appliquent à la classe InterfStats.
– Une classe peut avoir plusieurs parents, on parle alors d’héritage multiple. Le langage C++ est
un des langages objet permettant son implémentation effective, le langage java ne le permet pas.
III.2.3. Diagramme de séquence et de collaboration
Le diagramme de séquence représente la succession chronologique des opérations réalisées par
un acteur pour l’analyse des mesures et l’étude de différentes statistiques.
La figure III.3 montre un premier diagramme qui assure l’analyse de couverture, de qualité, de
rapport C/I, de BLER par TS, des schémas de codage, des débits LLC/RLC, des BLER
LLC/RLC, des états de session, de mise à jour de localisation, des types de bloc RLC, de l’état de
TBF et l’analyse des canaux PDCH.
Figure III.3 : Diagramme de séquence de l’outil : Analyse des mesures
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 58
Les diagrammes de séquences présentés dans les figures III.4, III.5 et III.6 assurent
respectivement l’analyse de l’interférence, l’analyse de débit estimé GPRS ainsi que le BLER
estimé et l’analyse des durées d’attachements et d’activation des contextes PDP.
Figure III.4 : Diagramme de séquence de l’outil : Analyse de l’interférence
Figure III.5 : Diagramme de séquence de l’outil : Estimation des débits et BLER GPRS
Chapitre III, Spécification des besoins et conception de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 59
Figure III.6 : Diagramme de séquence de l’outil : Analyse des connexions GPRS
Conclusion
A l’issu de ce chapitre, nous avons achevé les deux phases de ce projet, à savoir l’étude et
la spécification des besoins, et la conception de l’outil.
Ces deux phase ont été décomposées en trois étapes qui se sont avérées essentielles : une
étude sur l’ensemble des fonctionnalités que doit remplir l’outil, ensuite nous avons essayé, dans
une étape intermédiaire, de regrouper ces besoins fonctionnels dans un diagramme de cas
d’utilisation, ce qui nous a facilité l’étape d’élaboration d’un diagramme de classe et d’un
diagramme de séquence qui nous donne une démarche détaillé pour le développement de l’outil.
Dans le chapitre suivant nous allons passer à la dernière phase de ce projet : le
développement et la validation de l’outil.
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 60
Chapitre IV : Développement et test de l’outil
Introduction
Les deux premières phases de la réalisation de ce projet ont été le fruit de très longues
réflexions et de plusieurs recherches qui ont servi à concevoir un outil d’aide clair à l’analyse des
indicateurs qualité d’un réseau GPRS, nous entamons dans ce chapitre la phase de
développement et de validation de cet outil.
Nous commencerons tout d’abord, par présenter l’outil de développement afin de justifier
le choix de cet environnement. Ensuite nous détaillerons les étapes de développement de chaque
entité d’analyse, tout en se référant à la conception précédemment décrite. Enfin, le chapitre
s’achèvera par la validation et le test de l’application.
IV.1. L’environnement informatique de développement
Face à la multitude d'architectures informatiques existantes et les moyens de développement
associés, le développeur devra adopter une solution s'accommodant aux besoins et à la nature
même de son application.
Dans ce cadre, C++ a été retenu comme langage de programmation et Visual .net comme
environnement de développement.
L’interface principale du Visual .net est présentée dans la figure IV.1.
Figure IV.1 : Interface principale de Visual .net
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 61
IV.2. Développement de l’outil
Dans cette section, nous franchissons la phase de développement de l’outil tout en se référant à la
conception précédemment décrite. Et voici le schéma synoptique de l’outil dans la figure IV.2.
Cette application permet de visualiser d'une manière précise les histogrammes correspondant aux
fichiers de mesures drive-test ainsi que la détection des problèmes. Ces mesures correspondent
aux propriétés de la couche physique en terme de qualité de communications, couverture, etc. et
en terme de la couche RLC/MAC et la couche LLC.
Figure IV.2 : Schéma synoptique de l’outil
Après avoir faire les mesures, le fichier de ces dernières (voir figure IV.3) doit être analysé et
interprété méthodiquement pour en tirer le maximum d’informations nécessaires qui servira à
remédier aux problèmes existants ou à améliorer la performance du réseau.
Figure IV.3 : Fichier de mesure
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 62
IV.2.1. Interface d'accueil
Au démarrage de l'application, la fenêtre d'accueil est présentée par la figure IV.4.
Figure IV.4 : Interface d'accueil de l’outil
En théorie, nous trouvons plusieurs types d’indicateurs, chacun donne une information sur le
réseau, mais en pratique, nous ne pouvons pas avoir les indicateurs voulus puisque nous sommes
accablés par le logiciel de mesures qui nous impose ses indicateurs avec lesquels nous ferons
l’analyse.
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 63
La méthodologie d’interprétation se base sur la définition des anomalies qui pourraient être
présentes dans le réseau, voir la compatibilité des résultats d’analyse avec les anomalies définies
car les résultats sont tirés à partir des indicateurs qui, dans certains cas, ne peuvent pas donner des
informations fiables, et donc l’interprétation peut être fausse.
IV.2.2. Etude de cas réels
Pour valider et faire des statistiques, nous nous sommes servi d’un exemple de fichier de mesure
drive test effectué à Cité El Khadra, les résultats obtenus sont les suivants.
IV.2.2.1. Analyse de couverture
Le réseau GPRS présente un problème de couverture s'il présente un mauvais RxLev (< -94
dBm)). En plus, l'existence d'un problème de couverture entraine une coupure TBF.
La figure IV.5 donne tous les seuils utilisés dans l'étude et favorise l'obtention des histogrammes
tout en ouvrant le fichier à traiter.
Figure IV.5 : Etude de la couverture
L’option « View Histogram », nous permet d’ouvrir un fichier à traiter et exécuter un
programme fournissant l'histogramme présenté dans la figure IV.6.
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 64
Figure IV.6 : Histogramme de couverture
Comme la montre l’histogramme ci dessus, notre zone d’étude est jugée meilleure de point de
vue couverture mais dans certains endroits, cette dernière est complètement absente
(3.5%).
La mauvaise couverture peut être évaluée par un fort taux d’échec d’accès, un fort taux de
coupure des communications et/ou de sessions, une faible proportion du handover liée à la
meilleure cellule (better cell) ou un fort taux de handover sur niveau de champ.
IV.2.2.2. Analyse de qualité de signal
Une zone est jugée meilleure de point de vue qualité radio, si elle présente un mauvais RxQual
(>4) mais on peut tolérer cette valeur jusqu'au 5, tout dépend de l’opérateur. Et voici les seuils de
qualité sur lesquels nous avons fait notre étude (figure IV.7).
Figure IV.7 : Etude de la couverture
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 65
La figure IV.8 nous renseigne qu’il existe une faible dégradation de la qualité (1.3 %) dans
certains endroits ce qui prouve les statistiques de couverture qu’on a trouvé.
Selon la figure IV.8 la qualité dans notre zone est globalement bonne (le vert est dominant).
Toutefois, il existe un taux faible de dégradation de la qualité (en marron) qui sont probablement
liées à l’état de couverture.
La mauvaise qualité peut être évaluée par une mauvaise couverture, une faible charge de trafic ou
un niveau du signal BCCH élevé.
Figure IV.8 : Histogramme de qualité de signal
IV.2.2.3. Analyse d’interférence
L'interférence est un facteur critique qui affecte les performances du réseau, il est du à une
indisponibilité des fréquences.
Pour l'analyse de l'interférence, notre étude se base sur les paramètres signal sur interférence
(C/I), RxQual et RxLev selon des seuils bien choisis (voir figure IV.9). Le réseau présente un
problème d'interférence s'il possède un bon RxLev, mauvais RxQual et une valeur
Signal/Interférence très faible. Dans ce contexte, nous adoptons à présenter les statistiques
correspondant à notre zone.
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 66
Figure IV.9 : Etude de l’interférence
Ces statistiques correspondent à l’histogramme présenté dans la figure IV.10.
Figure IV.10 : Histogramme d’interférence
A partir de cet histogramme, nous pouvons déduire que la zone étudiée présente un taux élevé
d’interférence acceptable (96.4 %) qui se traduit par une bonne qualité radio illustré ci-dessus
mais en revanche, on constate qu’il existe certains endroits qui souffrent de l’interférence avec un
taux égal à 3.6 %. Cette valeur se considère énorme pour le réseau GPRS surtout que ce réseau
est nouvellement implanté.
Si nous nous intéressons maintenant au rapport signal sur interférence, nous constatons bien que
le taux inacceptable d’interférence est lié essentiellement au rapport C/I et voici les statistiques.
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 67
Figure IV.11 : Etude du rapport C/I
D’après la figure IV.12, on constate que le taux d’interférence non acceptable est du à un
mauvais rapport C/I (10.8 %) dans certains endroits.
Par conséquent, le problème d'interférence peut être évalué par les plaintes clients de la mauvaise
qualité de la voix dans le cas des communications audio et du faible débit pendant la transmission
des données.
Figure IV.12 : Histogramme du rapport C/I
IV.2.2.4. Analyse de schéma de codage
La qualité de l'interface radio est principalement le résultat d’une mauvaise couverture et d’un
taux élevé d'interférence. Puisque les paramètres de qualité changent par endroit, et puisque
l'interférence change également avec le temps et avec le trafic, il est difficile de prévoir
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 68
exactement la qualité d'une géographie. L'optimisation efficace des codes devient un défi
important.
D'une façon générale, des codes sont assignés pour réaliser la bonne qualité de transfert de
données. L'analyse des schémas de codage se fait dans les deux sens : sens montant et sens
descendant (voir figure IV.13).
Figure IV.13 : Etude des schémas de codage
L'appuie sur la commande «CS Histogram UL» et «CS Histogram DL»permet d'ouvrir le fichier
à traiter et exécuter le programme pour fournir les deux histogrammes qui nous renseignent sur
l’utilisation des schémas de codage en lien montant et descendant présenté dans la figure IV.14. Il
faut noter que les statistiques de codage ont été faites lorsqu’on a eu des transmissions des
données c’est-à-dire que les résultats obtenus sont calculés si un TBF au moins est ouvert.
Figure IV.14 : Histogramme des schémas de codage en UL et DL
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 69
Nous remarquons que l’utilisation de CS 4 est en tête pour la liaison montante et descendante, ce
qui défavorise la protection et favorise un bon débit. Sauf que la liaison montante fonctionne à
plein débit pour la plupart du temps (> 85 % du temps avec CS4).
L'utilisation du codage CS2 en UL (10.2 %) justifie le problème d'interférence au niveau de
certains endroits dans notre zone.
En DL, on remarque que le deuxième type de codage utilisé est le CS1 (27.1 %) ce qui prouve un
niveau d’interférence plus important que dans le lien montant et par suite un niveau de protection
plus élevé. Mais puisque le débit UL est en rapport avec le débit DL surtout pour les
acquittements, il faut toujours chercher à avoir un débit équilibré en UL et DL pour ne pas
compromettre en conséquence le débit UL.
IV.2.2.5. Analyse de débit
La couche RLC/MAC se trouve en dessous de la couche LLC, elle traite les blocs de la
signalisation et ceux de données qui seront envoyés au niveau supérieur.
La performance du transfert des données dans le réseau GPRS est mesurée au niveau de la
couche LLC, qui est transparente au BSS, et de la couche RLC/MAC. Ce type de mesure ne peut
être fait que si une session de PDP est activée, ce qui exige le transfert de paquet.
Figure IV.15 : Etude de débit LLC en UL et DL
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 70
La figure IV.15 et la figure IV.17 décrit les seuils à étudier pour le débit LLC et RLC/MAC et le
résultat de la statistique de débit LLC en UL et DL est présenté dans la figure IV.16.
Figure IV.16 : Histogramme de débit LLC en UL et DL
Pour la liaison montante, l’histogramme récapitulant la répartition du débit LLC affiche un
maximum d’occupation largement en tête (57.9 %) avec un débit moyen.
En contre partie, il affiche un second maximum (15 %) avec un débit faible qui revient à
l’interface radio. Ces statistiques peuvent être du à un taux élevé de retransmission, allocation des
ressources insuffisantes,…ce qui permet de limiter le débit de transmission des données.
Dans la liaison descendante, on remarque une amélioration au niveau de débit. En effet,
l’histogramme nous montre quelques pics de débit, un taux de 44.7 % correspond à un débit très
important ce qui prouve l’utilisation d’un taux élevé du schéma de codage CS4. En revanche, on
constate un taux de débit faible (23.1 %) qui est du aux interférences et aux erreurs de
transmission au niveau de l’interface radio. En outre, la dégradation de la couverture peut
conduire à une élévation du taux des retransmissions ce qui va condamner le débit LLC.
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 71
Figure IV.17 : Etude de débit RLC/MAC en UL et DL
L’option «View Histogram» nous permet d'ouvrir le fichier à traiter et exécuter le programme
fournissant les deux histogrammes qui nous renseigne sur débit RLC/MAC en liaison montante et
descendante présenté dans la figure IV.18.
Figure IV.18 : Histogramme de débit RLC/MAC en UL et DL
L’histogramme récapitulant la répartition du débit RLC en DL affiche un maximum d’occupation
largement en tête avec 44.2 % pour les débits qui sont considérés important. En plus, il affiche un
second maximum (39.3 %) pour un débit moyen avec un troisième qui représente un taux de 7.5
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 72
% comme étant un débit faible qui peut être dû à des retransmissions et des acquittements mais il
garantit une certaine fiabilité puisque la couche RLC a un mode acquitté.
Pour le lien montant, on observe un débit moyen avec un taux maximum (75 %) et un bon débit
avec un taux 12.8 %.
Par conséquent, nous remarquons que les débits LLC et RLC/MAC en UL ne sont pas favorable,
alors que le type de codage fortement utilisé est le codage CS4. Il est possible dans cette zone
d'utiliser un codage d’ordre plus faible car à ce niveau nous avons besoin de la protection tant que
l’interface radio présente des erreurs de transmission. Pour la liaison descendante, le résultat de
débit LLC et RLC/MAC se mettre d’accord avec l’utilisation de tous les schémas de codage afin
de favoriser le débit ou favoriser la protection selon l’état de l’interface radio.
En plus, la couche RLC/MAC contrôle la signalisation et utilise CS1 pour minimiser le risque des
erreurs canal non corrigeable. Des taux élevés de cette signalisation vont réduire le débit.
Et pour conclure avec les débits au niveau des couches LLC et RLC/MAC, nous donne dans la
figure IV.19 quelque débit moyen estimé en UL et DL.
En effet, pour cette zone on a trouvé un débit de transfert moyen dans la liaison descendante (36
Kbits/s) supérieur à celle dans la liaison montante (24 Kbits/s), ce qui permet de déduire que le
lien montant présente un taux élevé d’échange de signalisation afin de protéger l’information
utile, ce qui permet de réduire le débit de transmission de données.
Figure IV.19 : Débit GPRS moyen en UL et DL
IV.2.2.6. Analyse des erreurs de transmission
Les erreurs de transmission sont très importantes pour l’amélioration de la qualité de réseau
GPRS. Ils peuvent influer directement sur le débit de transfert des données. Dans ce contexte,
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 73
nous adoptons à présenter les statistiques de LLC BLER, RLC/MAC BLER et PDCH BLER.
Commençant tout d’abord par LLC BLER présentés dans la figure IV.20.
Figure IV.20 : Etude de BLER LLC en UL et DL
L’histogramme de taux d’erreurs par bloc au niveau de la couche LLC, illustré dans la figure
IV.21, a donné un faible LLC BLER en UL et en DL, ce qui permet de déduire que le problème
de débit est dû exclusivement à l’interface radio.
Figure IV.21 : Histogramme de BLER LLC en UL et DL
Passant, ensuite aux statistiques de BLER RLC/MAC présentées dans la figure IV.22.
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 74
Figure IV.22 : Etude de BLER RLC/MAC en UL et DL
Dans l’analyse des erreurs de transmission au niveau de la couche RLC/MAC, on a obtenu un
BLER RLC/MAC important en UL avec un taux de 3 % (voir figure IV.23). Cette valeur se
considère énorme pour le réseau GPRS. Il est probablement dû à une dégradation de l’état du
canal quelque part. En plus, l’utilisation de CS2 et CS4 en UL engendre une basse protection
contre les erreurs.
En DL, cette statistique affiche une mauvaise condition de fiabilité. Ceci est clairement illustré
une valeur important de BLER RLC/MAC avec un taux de 62 %, ce qui entraine beaucoup de
retransmission ce qui prouve l’utilisation de CS1 en DL. En plus, c’est mieux de d’utiliser un
schéma de codage qui offre plus de protection en DL et passer de CS4 à CS3 ou CS2.
Pour conclure, la différence entre le débit de la couche RLC/MAC et celle LLC présente en
premier lieu par la quantité de la signalisation transmise entre le terminal et le réseau. En second
lieu, elle est due au taux d’erreurs en blocs puisque la couche RLC/MAC fait le contrôle d’erreur
des blocs reçus et demande leurs retransmissions dans le cas d’erreur sans les faire passer à la
couche supérieure.
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 75
Figure IV.23 : Histogramme de BLER RLC/MAC en UL et DL
En plus, on a estimé le BLER moyen du réseau GPRS en UL et DL (voir figure IV.24). Il est égal
à 0.13 % en UL et 0.11% en DL, cela est expliqué par le fait qu’une valeur de BLER (0 %) se
répète plusieurs fois. C’est juste une valeur moyenne, elle n’a aucune influence sur notre analyse.
Figure IV.24 : Statistique de BLER moyen en UL et DL
IV.2.2.7. Analyse des canaux PDCH
Les terminaux GPRS se caractérisent par la notion des classes multi slots. Pour cette raison on
peut déduire que les performances du réseau GPRS dépend aussi des mobiles elles mêmes.
Pour cela on a fait des statistiques suivant le nombre des TS alloués, ainsi que le pourcentage
d’utilisation des canaux PDCH en UL et DL.
La figure IV.25 nous montre que le taux de transfert de signalisation moyen en DL (60 %) est
supérieur à celle en UL (45 %), ce qui prouve un taux d’utilisation de CS1 élevé en DL.
Par contre, on an trouvé un équilibre entre la liaison montante et descendante selon le taux moyen
d’utilisation des canaux PDCH pour le transfert des données propre à l’utilisateur, mais le
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 76
problème c’est que le taux de disponibilité moyen des canaux PDCH en UL est nul ce qui prouve
que dans certain endroits de notre zone le réseau congestionné.
Figure IV.25 : Taux d’utilisation des canaux PDCH en UL et DL
Les statistiques qui nous renseignent sur le nombre des TS utilisé en UL et DL est illustré dans la
figure IV.26.
Figure IV.26 : Etude des autres statistiques
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 77
L’analyse des nombre des TS alloués à un mobile GPRS se fait dans les deux sens UL et DL
comme le montre la figure IV.27.
Figure IV.27 : Pourcentage d’utilisation des TS en UL et DL
Nous remarquons que la liaison montante présente dans la plupart des cas un seul TS alloué au
mobile avec taux égal à 81.5 %, et parfois il présente un taux d’utilisation (18.5 %) de deux TS.
Cette résultat nous montre que le nombre des ressources est limité en UL ce qui permet de limiter
le débit de transfert des données.
Par contre en DL, le mobile peut utiliser jusqu’à 4 TS pour la plupart du temps (> 55 % du
temps). Il peut utiliser en plus 1 ou 2 TS à la fois, ce qui justifie que le débit en DL est plus élevé
que celle en UL. Mais, ce n’est pas le débit désiré en DL.
Avant d’identifier le problème, voyant le type d’informations échangés en DL dans les figure
IV.28 et IV.29.
Figure IV.28 : Type des blocs RLC/MAC pour 1 et 2 TS alloués en DL
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 78
Figure IV.29 : Type des blocs RLC/MAC pour 3 et 4 TS alloués en DL
Les statistiques de types des blocs RLC/MAC nous informe que le trafic échangé en DL est
essentiellement un trafic de signalisation ce qui justifie l’existence des erreurs de transmission en
DL causé par une mauvaise interférence et une mauvaise couverture dans certains endroits.
Par conséquent, les ressources radio disponibles en DL ne sont pas utilisés dans le bon sens, ils
sont exploiter pour le trafic de signalisation ce qui donne un débit n’est pas toute à fait
satisfaisant.
Figure IV.30 : Type des blocs RLC/MAC pour 1 seul TS alloué en UL
D’après la figure IV.30, on remarque que la plupart du temps (87.9 %) en UL, les blocs échangés
ont été interdis par le réseau ce qui prouve que la liaison montante est trop congestionné. Ce
problème nécessite une bonne prévision de trafic au cours du dimensionnement initial du réseau
GPRS.
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 79
IV.2.2.8. Autre Analyses
En plus de ces statistiques, il existe d’autres statistiques qui sont liées à la qualité de réseau
GPRS. Elles consistent à déterminer pour chaque service GPRS, que se soit HTTP, Web, WAP
ou FTP, certains indicateurs qui sont liées à l’attachement de réseau GPRS, l’activation des
contextes PDP lors de l’ouverture d’une session, l’activité de TBF ainsi que l’état de sessions en
UL et DL.
La figure IV.26 montre que pour la zone étudiée, on a fait un seul attachement au réseau dans une
durée 4407 ms, ainsi que l’activation de trois contexte PDP (2477ms, 2794 ms et 2233 ms) c.à.d.
l’ouverture de trois connexions GPRS. Il faut noter qu’un opérateur doit toujours chercher à
minimiser ces durées pour augmenter le taux de réponse et par suite améliorer la qualité du
service. Pour cela, on a insisté à étudier le taux d’attachement au réseau GPRS, le taux
d’activation de contexte PDP, le taux de mise à jour de zone de routage et le taux de mise à jour
de zone de localisation comme le montre la figure IV.26.
Figure IV.31 : Histogramme de Taux d’attachement au réseau GPRS
Figure IV.32 : Histogramme de taux d’activation de contexte PDP
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 80
La figure IV.31 et la figure IV.32 illustre un taux de succès d’attachement et d’activation de
contexte PDP qui est égal à 100 % ce qui prouve que le réseau backbone GPRS est en bon état.
En plus, la figure IV.33 nous donne un taux de succès de mise à jour de localisation parfait (100
%). Pour la mise à jour de zone de routage, la mesure effectuée sur la zone étudiée reste dans la
même zone de routage c.à.d. le mobile n’a fait aucun mise à jour de zone de routage.
Figure IV.33 : Histogramme de taux de mise à jour de localisation
Pour améliorer la qualité de service, il faut minimiser les mises à jour de zone de routage entre
deux SGSN différents car dans ce cas on va obtenir deux contextes PDP ce qui influe sur la QoS.
En outre, la figure IV.34 et IV.35 montrent que le long du test, le mobile est en mode transfert
des données (82.2 %) et en état près (98.1 %). Donc, nous pouvons très bien caractériser cette
zone puisque le mobile est capable de recevoir et d’émettre des données.
Figure IV.34 : Histogramme du GRR state
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 81
Figure IV.35 : Histogramme des états de session (GMM state)
Après attachement au réseau et après activation de contexte PDP, le mobile est invité à échanger
ces propres donnés en UL et DL selon la qualité du canal radio.
Les statistiques liées aux activités TBF en UL et DL sont illustrés dans la figure IV.36.
Figure IV.36 : Histogramme d’activité TBF en UL et DL
Une activité TBF montre pendant combien de temps le TBF est en état ouvert. Comme il a été
mentionné ci-dessus, la liaison montante soufre de l’interface air ce qui se traduit par un taux
d’activité TBF n’est pas élevé (34.3 %). Par contre, le lien descendant occupe un taux de TBF
ouvert élevé (75.5 %) car nous avons essayé de forcer le mobile à un maximum d’activité pour
mieux caractériser la zone. Ceci renseigne sur une disponibilité acceptable des ressources radio.
Chapitre IV, Développement et test de l’outil
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 82
Par conséquent, en liaison descendante le TBF est majoritairement ouvert et en liaison montante
est à moitié ouvert.
Cette dissymétrie est expliquée par la nature du service utilisé http qui s’abstient à envoyer
uniquement des requêtes courtes en UL et de télécharger de gros flux de données en DL.
Conclusion
Dans ce chapitre nous avons présenté l’application que nous avons réalisée pour l’étude de la
qualité de service GPRS. Définir certaines statistiques selon les indicateurs qualité et déterminer
les anomalies et les causes afin de pouvoir ressortir les consignes et les recommandations utiles
dans la perspective d’optimiser la qualité de réseau GPRS.
Conclusion générale & perspective
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 83
Conclusion générale & perspective
Ces dernières années, la téléphonie mobile a été sans doute le secteur le plus dynamique,
le plus rentable et le plus innovant de toute l’Industrie des Télécommunications. Avec l’essor
rapide qu’elle connait, elle s’impose de plus en plus comme le moyen le plus privilégié de
communication et conquiert davantage de parts de marché en ciblant tous les profils de
consommateurs. Le développement de nouvelles technologies et la diversification des services de
voie et de données tel que le service multimédia (FTP, WAP, WEB, etc.) ont contribué à la
création d’un environnement propice à la concurrence incitant ainsi les opérateurs à se soucier de
la qualité de leurs prestations et des performances de fonctionnement de leurs réseaux et
infrastructures.
Il s’avère donc que la qualité, dans ce domaine comme dans beaucoup d’autres, constitue
une source importante de différenciation, et le maintien de la qualité des communications s'avère
obligatoire pour faire face à la dégradation de la qualité de service et aux plaintes des usagers. Le
suivi de cette qualité nécessite l’observation permanente de l’état de fonctionnement du réseau et
de toutes ses performances. Dans ce contexte, le développement d'un outil d’aide à l’analyse des
indicateurs qualité du réseau GPRS s'avère indispensable pour tout opérateur.
De ce fait, nous nous sommes intéressé dans ce manuscrit, à présenter l'outil d’analyse du
réseau GPRS que nous avons développé. L'exploitation de cet outil a nécessité des fichiers
recueillis sur l'interface radio à l'aide des mesures drives-test et de certains indicateurs de
performances (KPI) qui sont calculés à partir des paramètres mesurés.
Cet outil comporte deux phases: une phase d'analyse des fichiers de mesures et des
indicateurs KPI en leur appliquant des traitements adéquats afin de ressortir différentes
histogrammes, et une phase de détection des problèmes et les causes qui résident derrière.
Pour se faire, nous avons présenté au premier volet quelques généralités sur les réseaux
cellulaires. Par la suite, nous sommes passés à l'étude de la qualité de service du réseau
GSM/GPRS en mettant l’accent sur les différents paramètres mesurés. En suite, nous avons
présenté les spécifications des besoins fonctionnels et la conception de notre outil. Le dernier
Conclusion générale & perspective
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 84
volet de notre projet a été consacré pour le développement de l'outil et une étude de cas réel. Les
résultats fournis par cet outil sont acceptables malgré l'indisponibilité de certains indicateurs.
Cet outil est générique c'est-à-dire qu'il est extensible et peut être enrichi par d'autres
modules. Il peut être associé à un outil de planification radio afin d'optimiser le plan de
fréquences et faire les prédictions convenables des schémas de codage à utiliser.
Annexe
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 85
Annexe
Durant notre période de stage, nous avons réalisé des travaux supplémentaires, pour la société GET
wireless. En effet, nous avons développés un outil d’aide à l’analyse des indicateurs qualité du réseau
GSM. Cet outil permet de visualiser d'une manière précise des courbes d’étalonnage correspondant
aux fichiers de mesures drive-test. Ces mesures correspondent aux mesures de test de
l’accessibilité des communications et de la couverture qui sont fait à l’aide de la chaine de
mesure TEMS avec un seul mobile.
Le test de l’accessibilité est suivi d’un test de communication de 2 minutes donc une séquence
d’appel sera programmer selon les propriétés suivantes : Numéro d’appel, durée d’appel, délai
entre 2 tentatives…
Le fichier de mesure pris comme input de notre application est présentés dans la figure A.1.
Figure A.1 : Fichier de mesure
Pendant le traitement de fichier de mesure on exporte le fichier Log sous format text et qui aura
la forme suivante.
Annexe
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 86
Time MS Frame Number
Direction Message Type
Event EventInfo X Y ARFCN BCCH
BSIC C1 Cell Id
RxLev Sub
RxLev Full
Tableau A.1 : Format de fichier
Notre application consiste à déterminer la courbe d’étalonnage qui représente le taux des
communications réussis en fonction de RxLev. Commençant tout d’abord de présenter l’interface
de notre application démontrée dans la figure A.2.
Figure A.2 : Interface d’accueil de l’outil
L’outil développé consiste à filtrer les tentatives d’appels dans la colonne Event sous le format
suivant :
X Y C1 RxLev Full
Tableau A.2 : Nouveau format
L’étape suivante consiste à ajouter à ce fichier deux colonnes : Accessibility et Success de la
façon suivante :
• Si, après une tentative d’appel, l’établissement d’appel est faite avec succès, alors
Accessibility = 1, sinon Accessibility = 0.
Annexe
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 87
• Si, après l’établissement d’appel, un appel n’a pas été coupé alors Success = 1, sinon
Success = 0.
Et par suite, l’outil va générer un fichier qui est représenté dans la figure A.3.
Figure A.3 : Résultat de traitement de fichier
A partir du fichier présenté dans la figure A.2, l’outil va calculer des autres paramètres à savoir :
N1 : C’est le nombre de « Accessibility = 1 » pour chaque RxLev,
N2 : C’est le nombre de « Successs = 1 » pour chaque RxLev,
N2/N1 : c’est le rapport entre N1 et N2, il représente le taux des communications réussis.
Le résultat de ce calcule représente le taux des communications réussis pour chaque RxLev,
comme le montre la figure A.4.
Figure A.4 : Taux de communications réussis
Annexe
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 88
La dernière étape consiste à afficher la courbe d’étalonnage. Comme le montre la figure A.2,
l'appuie sur la menu « Statistics\Success Communication Rate\View Chart » permet d'ouvrir le
fichier à traiter présenté dans la figure A.4 et exécuter le programme pour fournir la courbe
présenté dans la figure A.5.
Figure A.5 : Courbe d’étalonnage
Bibliographie
M. Rachid, Rapport de Projet de Fin d’Etudes, Juin 2007 89
Bibliographie
[1] Alcatel Tunisie, « Mobile Networks Introduction to the GPRS », Edition 2004, France
[2] Documentation du logiciel TEMS Investigation 7.1.1.
[3] Ericsson TEMS AB, « Notes on GPRS Performance Issues », EPL-02:000784 U en Rev
A, 02/08/2005.
[4] Ericsson TEMS AB, « GPRS Measurements in TEMS Products », EPL/N/TB-01:019 Rev
B, 19/07/2005.
[5] Issued by the Information and Communication Mobile Group, « GPRS/EGPRS Global
Description », First Edition for New Release BR7.0, Hofmannstraße 51, D-81359
München, Siemens AG 2003.
[6] Mobile.book, « Le GPRS et EDGE », Les systèmes cellulaires d’origine européenne, 28/08/2001.
[7] Mohamed Tahar Missaoui, " Ingénieries de réseaux cellulaires ", cours INDP3, 2007.
[8] Mohamed Tahar Missaoui, " Migration 2G/3G ", cours INDP3, 2007.
[9] Nadège Faggion, « Le GPRS Du WAP à l’UMTS », Ouvrage sous la direction d’Henri
Gillarès-Calliat, Dunod, Paris, 2002.
[10] Sami Tabbane, Lagrange Xavier, Godlewski Philippe, "Réseaux GSMDCS", 4éme
édition, HERMES Science Publication, Paris, 1999.
[11] Sami Tabbane, "Ingénierie des réseaux cellulaires", HERMES Science Publication, Paris,
2002.
[12] Sami Tabbane, "Planification et dimensionnement des réseaux mobiles", cours INDP3,
2006
[13] Toumi Essia, « Mécanisme d’aide à l’analyse et l’optimisation du réseau GPRS »,
Mémoire de PFE, Ing. Sup'Com, 2006.
[14] www.developpez.com
[15] www.ericsson.com
[16] www.functionx.com
[17] Yecine Tomzini, « Étude et optimisation du réseau GPRS de Tunisie Télécom », Mémoire
de PFE, Ing, Sup’Com, 2006.
Résumé
Le secteur des télécoms a été marqué durant ces dernières années par un développement
fulgurant des services, devenus en peu de temps la source majeure de création de la valeur
ajoutée pour les opérateurs.
Cependant, on ne peut pas évoluer et progresser dans le domaine des services sans être
capable d’assurer des prestations de qualité de manière durable. Pour cette raison, la tenue da la
bonne qualité de service des réseaux cellulaires constitue la préoccupation majeure des
opérateurs de réseaux.
C’est dans ce cadre que s’inscrit notre projet qui se propose de concevoir et de
développer un outil d’aide à l’analyse des indicateurs qualité d’un réseau GPRS. Pour ce faire,
nous nous sommes servis des fichiers de mesures drive test réalisés à l’aide de la chaîne de
mesures appropriée et des indicateurs KPI calculés à partir de ces mesures. Notre outil permet
d’analyser l’ensemble d’informations collectées (offertes par le drive test) et de les présenter
sous une forme permettant de les interpréter en vue d’améliorer la qualité de service du réseau
GPRS.
Mots clés : GSM, GPRS, QoS, drive test, indicateurs, développement C++.
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