chap iii

Chapitre III Planification et dimensionnement d’un réseau GSM

CHAPITRE III

Planification et Dimensionnement d’un réseau GSM

Objectif :

Ce chapitre consiste à la mise en service d’un réseau GSM en passant à l’étude d’un cas

pratique.

III.1 Introduction :

Dans les précédents chapitres, nous avons présenté la technologie GSM, avec ses

principales caractéristiques, et nous avons exposé les grandes lignes de la propagation radio.

Arrivés à ce stade nous pouvons déjà nous rapprocher de la méthode de planification d’un réseau

GSM.

III.2 Méthodologie générale de planification d’un réseau GSM :

La planification d’un réseau GSM consiste, en terme général, à l’évaluation des abonnés à

desservir du point de vue type et profil, c'est-à-dire quelle zone doit-on desservir : résidentielle,

zone à caractère économique ou autres. Il faut donc faire une visite des sites (site survey) pour

une estimation potentielle des besoins des abonnés.

Ce n’est qu’après cette évaluation que nous pouvons passer à l’étape suivante qui est la

configuration et la planification des BTS.

III.2.1 Evaluation du réseau :

Cette étape s’identifie par les paramètres suivants :

• Les données géographiques : cartographie, population, zone à couvrir et taux de

pénétration des abonnés dans cette zone.

• Les services recherchés : voix, données.

• La liste des sites : identifier les lieux pour placer les BTS.

• Type d’antenne : à utiliser.

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III.2.2 Visite du site (Site Survey) :

Une fois la région est choisie, une visite des lieux, nous permet de se rendre compte sur

les caractéristiques de l’environnement, aide à choisir le modèle de propagation approprié et la

sélection des endroits d’installation, des équipements et des antennes.

III.2.3 Configuration du réseau et planification des BTS :

Cette étape requiert l’utilisation d’un outil de planification capable de faire des analyses et

des prévisions de couverture.

Cet outil doit être doté d’une base de données topographique et de relief (clutter) et

l’élévation (height) de la zone à couvrir.

L’outil doit être capable de faire des simulations en lui fixant certains paramètres comme :

le type d’antenne, le gain de l’antenne, le type de modulation, la fréquence, la puissance, …etc.

III.3 Méthode adoptée pour la planification d’un réseau GSM :

III.3.1 Présentation de l’outil de planification :

Pour la planification du réseau GSM, plusieurs outils sont utilisés, pamis ces outils :

Planet EV.

Planet EV c’est un outil parmi les outils de la planification et d’optimisation qui supporte

différents technologie come le GSM & GPRS & EDGE et l’UMTS.

L’outil possède plusieurs fonctionnalités et module qui permet de faire les taches suivantes :

• Crée et configurer un réseau.

• Ajouter et modifié des sites.

• Configurer un plan de fréquence avec un saut de fréquence pour un réseau GSM.

• Utiliser des modèles de propagations pour générer des couvertures

• Voir l’analyse du réseau sur différents Map.

• Générer des plan de fréquences pour le réseau GSM et les code de brouillage pour le

réseau UMTS.

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La figure ci-dessus représente une vision globale sur l’outil :

Figure III.1 : vue global sur l’outil.

Ce dernier permet de placer des sites dans une zone donnée pour assurer la couverture

totale.

Pour faire la planification, cet outil à besoin de quelques données en entrées concernant la

zone à couvrir et les fichiers d’antennes.

III.3.2. Les données en entrées pour l’outil Planet EV :

III.3.2.1 Fichier occupation de sol [Clutter] :

Pour pouvoir tenir compte de l’environnement dans lequel vont se propager les ondes,

nous avons besoin, en plus du modèle de propagation déjà défini dans le chapitre précédent, de

ce qu’on appelle le clutter. Le clutter est un dossier d’image ou grille classifiée (.grc), qui permet

de donner la classification du relief du terrain (open, sea, village..etc).

Dans ce projet nous avons utilisé le clutter d’une région présentée dans la

Figure III.1 tel que chaque couleur représente le type de la région.

54


Figure III.2 : Clutter de notre environnement de travail.

III.3.2.2 Fichier élévation [Height] :

C’est un dossier d’altitude ou grille numérique (.grd) qui permet de donner l’élévation

par rapport au niveau de la mer.

On peut le définir aussi comme une représentation mathématique du relief du terrain,

sous forme de fichier contenant des altitudes. Il est utilisé lors de la prédiction de couverture en

tenant compte de l’élévation des bâtiments…etc.

55


Figure III.3 : height de notre environnement de travail.

Dans la figure III.3, chaque couleur représente une élévation par rapport au niveau de la mer.

III.3.2.3 Les antennes :

L’outil de planification à besoin de différents types d’antennes qui seront organiser

dans un dossier (Antennas) qui va les utiliser pour extraire les différents paramètres d’antenne

comme les diagrammes de rayonnement et le gain et les ouvertures des antennes. Ce fichier aura

une extension (.dpa) qui sera lisible que par l’outil.

III.4. Application sur un cas pratique :

Nous nous procédons dans ce qui suit la mise en service d’un réseau GSM réelle pour une

région données en Algérie.

La surface de la région à couvrir est égale à 88.2 Km² qui est représenté par la photo

satellitaire ci-dessus :

56


Figure III.4 : image satellitaire de la région à couvrir.

III.4.1. Planification par couverture :

La planification par couverture consiste à trouver les emplacements optimisé des sites

pour assurer une bonne couverture de la région.

Selon l’art de la planification, nous commençons par détecter les zones à forte population (les

points chauds).

III.4.1.1. les donnés géomarketing :

Cette source nous permettra de visualiser les zone à grande densité de trafics, ses

donnés peuvent être des vecteur (c’est un fichier portant une extension qui peuvent être lisible

par l’outil).

57

La région à couvrir


Ses vecteurs représentent les lieux d’intérêt comme les aéroports, zone industriel, les

zones à forte habitation, …

Selon les données vecteurs, on peut visualiser la première zone d’intérêt comme suit :

Figure III.5 : vue de la première zone à couvrir.

III.4.1.2. l’emplacement des sites :

Une fois la première zone à couvrir est détecter, on trace un polygone comme suit :

58


Figure III.6 : tracé du polygone.

On utilise un module (Grid Analysis), pour détecter le point le plus haut à l’intérieur de

polygone comme suit :

Figure III.7 : localisation du point le plus haut.

D’après le tracé de polygone, le point max est situé à Z=768,9585 mètre.

Le premier site sera placé comme suit :

59

Tracé du polygone

Trouver Point max

Point max


Figure III.8 : création du premier site.

D’après les informations géographique le site est situé pour X= 0.160533deg et

Y=34,877072deg.

Selon le processus de la planification radio, chaque site nécessite une configuration telle que

les types d’antenne, azimut, tilt,…

• Configuration du site :

La configuration de site est récapitulée dans la figure ci-dessus :

60

Créer un site

Site créé


Figure III.9 : configuration de site.

Avec : 1-Nom du site.

2- Modèle de propagation.

3- Distance a laquelle on va calculer la couverture.

4- les coordonnées du site.

• Configuration des cellules (sectors) :

La configuration de cellule est récapitulée dans la figure ci-dessus :

61

3

2

1

4


Figure III.10 : configuration de cellule.

Avec : 1- PA Pawer : c’est la puissance d’antenne (dBm).

2- EIRP : c’est la puissance fournie à une antenne isotrope (dBm).

3- le type d’antenne utilisé.

4- azimut : orientation par rapport au nord.

III.4.1.3. la couverture du site :

Après l’emplacement du site, on passe au calcul de la surface que l’antenne peut couvrir.

La couverture de premier site est donnée par la figure suivante :

62

4321


Figure III.11 : la couverture du site.

La génération de la couverture est obtenue à travers les étapes suivantes :

Sélection de site et génération de couverture :

La sélection est représentée par la figure ci-dessus :

Figure III.12 : sélection de site.

63

Visualisation de couverture


La figure suivante s’affiche :

Figure III.13 : la génération de site.

Avec : 1- c’est le model de propagation, il est pris par défaut, utilisé pour générer le niveau de

signal en chaque point.

2- bouton « Check », pour générer le signal dans tout le site.

3- le bouton « Generate », pour générer le signal dans chaque cellule.

4- le bouton « Regenerate », pour régénérer le signal dans chaque cellule.

Pour visualiser la couverture de site on procède comme suit :

64

1

2 3 4


Figure III.14 : visualisation de la couverture.

Une fois on a calculé la couverture de premier site et pour des raisons de budget, on a besoin de

savoir le nombre de site à déployer dans la région.

III.4.1.3. calcul du nombre de sites :

Le nombre de site est donné par le rapport entre la surface total à couvrir et la surface de site.

Avec : NSITE : le nombre de site nécessaire pour couvrir une région donnée.

S TOT : la surface totale à couvrir.

S SITE : la surface de couverture du site.

• Calcul de la surface total à couvrir :

Elle est donnée par Planet EV comme suit :

65

SITE

TOTALSITE S

SN =


Figure III.15 : surface total de la zone à couvrir.

Donc :

STOTAL =88.99 Km2

• Calcul de la surface de couverture de site :

Les niveaux de signal reçu de site 1 [Figure III.14] sont de différent valeurs allant de -30dBm à

-144dBm.

Les récepteurs (MS) qui vont capter le signal émis par la BTS ont une sensibilité bien déterminer

allant de 0dB à -85dBm.

D’où la surface réelle de couverture de site c’est la surface ou les niveaux de signal peuvent être

capté par le MS dans les bonnes conditions.

Le calcul de la surface réelle est obtenu on exportant la couverture sous forme d’une table qui

sera traité dans un outil de visualisation (Map Info), ou bien de crée un contour de la couverture

comme suit :

66


Figure III.16 : création d’un contour de couverture.

Après :

67


Figure III.17 : choix de nombre d’intervalle.

Le choix des intervalles sera comme suit :

68


Figure III.18 : choix des intervalles.

Avec : 1- la zone dont le niveau de signal est mauvais. 2- la zone dont le niveau de signal est bon.

On peut voir les deux classes de niveau de signal comme suit :

69

21


Figure III.19 : les classes de niveau de signal.

La surface réelle de couverture est 7,306 Km² :

70


Figure III.20 : surface réelle de couverture du site.

Une fois la surface totale et la surface de site sont calculées, on peut trouver le nombre de site

nécessaires pour couvrir cette région :

Pour assurer le Handover, il faut recalculer la surface du site comme suit :

Avec : S’SITE : la nouvelle surface de site.

SSITE : surface de site=7,306km².

X : 15% de SSITE (surface de Handover). Elle est calculée comme suit :

Donc :

D’où : le nouveau nombre de sites est donné par :

71

sitesN SITE 1218,12306,7

99,88 ≅==

XSS SITESITE −='

²095,1100

306,715

100

15km

SX SITE =×=

×=

²211,6095,1306,7' kmS SITE =−=

sitesN SITE 1432,14211,6

99,88 ≅==


Après avoir calculé le nombre de sites nécessaires, on doit trouver la distance pour laquelle

on va placer ces derniers (distance inter-site).

III.4.1.4. calcul de la distance inter-site :

C’est la distance entre deux sites adjacents en assurant au même temps le Handover(15%).

Elle est donnée par la formule suivante :

Sachant que les sites ont la même portée, alors R1=R2=D max.

D’où :

D max est donnée partir Planet EV, comme l’indique la figure suivante :

Figure III.21 : distance maximale de la portée.

Donc : D max =1,79 km.

D’où :

On respectant la distance Inter-Site, on place tous les sites sur la région comme suit :

72

21 85,0 RRD +=

maxmaxmax 85,185,0 DDDD =+=

kmDD 31,379,185,185,1 max =×=×=


Figure III.22 : le placé des sites sur la région.

Après avoir placé tous les sites, on peut calculer la couverture totale de la région.

III.4.1.5. calcul de la couverture totale:

Pour calculer la couverture totale on procède à crée une analyse de couverture comme

suit :

73


Figure III.23 : création d’une analyse de couverture.

Cette analyse nécessite de choisir des couches à calculer comme l’indique la figure

suivante :

74


Figure III.24 : choix des couches.

Avec :

1. La première couche : Best Serving Sector :

Cette analyse permet de trouver le secteur dont la couverture est meilleure.

2. La deuxième couche : Best Serving Signal Strength :

Permet de trouver le niveau de signal du meilleur secteur.

3. La troisième couche : Best Serveur Classes :

Donne les différentes classes du niveau de signal (mauvais et bon).

Pour visualiser la couverture des couches choisies, on doit générer le niveau de signal de

chaque cellule comme le montre la figure suivante :

75

1

2

3


Figure III.25 : génération de niveau de signal dans tous les sites.

Après la génération de tous les sites, la génération des couches choisies se lance

automatiquement comme l’indique la figure suivante :

76


Figure III.26 : génération de l’analyse des couches.

Une fois la couverture est générée, on peut visualiser les couches comme suit :

77


Figure III.27 : la couverture de tous les sites.

Dans la figure III.27, chaque couleur représente la couverture d’une cellule.

78


Figure III.28 : les niveaux de signal de tous les sites.

79

Les niveaux de signal


Figure III.29 : les classes du niveau de signal de tous les sites.

On tient compte de la sensibilité des antennes, on considère que le niveau du signal est bon

jusqu’à -85dBm. Cela nous permet de classer les différentes couches de couverture en

intervalles.

80

Les classes de niveau de signal



Donc la surface total dont le niveau de signal est bon est :

S=40.50+6.469+7.070=54.039km²

Pour avoir une bonne planification par couverture, il faut que le pourcentage de couverture

soit supérieur à 80%

Ce dernier est calculé comme suit :

Alors on voit qu’on n’est pas arrivé a une bonne planification par couverture, pour cela,

soit on rajoute des sites, soit on augmente l’intervalle jusqu’à- 90dBm (le ms peut capter

jusqu’au – 110dBm).

On refait la simulation avec un niveau de signal est bon jusqu’à -90dBm, on aura :

81

%72.6099.88

039.54 ===TOTS

Sη



Donc la surface total dont le niveau de signal est bon est : S=83.37km².

Donc :

Dans cette partie on est arrivé à couvrir plus de 93% de la région, alors dans ce cas on une bonne

planification par couverture.

III.5 Conclusion :

On est arrivé dans cette première partie, à faire une planification en couverture de la

région, en faisant deux simulations, on a pu a augmenter le pourcentage de la surface à couvrir.

Dans la deuxième partie de ce chapitre, on passe à la planification par capacité, qui nous

permet d’étudier les paramètres de trafic.

82

%68.9399.88

37.83 ===TOTS

Sη


4.2. Planification par capacité :

Le but du calcul de capacité est de définir le nombre de canaux (TRX) requis pour

manipuler certain charges de l’intensité du trafic avec la probabilité de blocage donnée.

Pour calculer le nombre TRX, il faut calculer au début l’intensité du trafic par utilisateur qui

est calculé comme le produit de taux d’appel et la durée moyenne d’appel.

Puis la densité de trafic produite qui est égal au produit de l’intensité du trafic par utilisateur et la

densité de population.

Donc le trafic offert (total) est égal au produit de la densité de trafic produite et la surface de la

cellule.

Après avoir le trafic offert, on peut trouver le nombre de canaux nécessaire par l’application

« Erlang »qui consiste a calculé TRX a partir de la loi d’Erlang (vu dans le chapitreII) avec une

probabilité de blocage donnée par l’opérateur.

La densité de population d H :

Chaque type de région a une densité de population spécifique, elle est donnée par le département

géomarketing comme suit :

type de la zone la densité de populationdense urbain 200 abonnés/km²open 100 abonnés/km²forest 0 abonnés/km²mean collective 150 abonnés/km²park 50 abonnés/km²industrial 50 abonnés/km²village 20 abonnés/km²mean individual 150 abonnés/km²bloc building 100 abonnés/km²inland water 0 abonnés/km²

La surface de couverture réelle de chaque cellule est donnée par Planet EV comme suit :

83

)(01.03*60

2* ErlangHAu ===µ

²)/(* kmErlangdAA Hu=

)(* ErlangSAAo =


1- On génère tous les sites, la génération de la couche best serving sector se lance

automatiquement comme le montre la Figure III.25 et la Figure III.26.

2- Quand la génération est terminée, on choisit « statistic » pour avoir la table Excel qui

contient les surfaces de couverture réelles de chaque cellule, comme le montre la figure

suivante :

Figure III.32

Dés qu’on clique sur « calculate statistics » on aura cette table :

84


ClassificationsArea (km²)

Percentage Sub Area

Percentage Total Area

Site1_1 3.9308 0.9827 0.9827Site1_2 16.5044 4.1261 4.1261Site1_3 3.5796 0.8949 0.8949Site2_1 11.898 2.9745 2.9745Site2_2 2.8212 0.7053 0.7053Site2_3 18.4376 4.6094 4.6094Site3_1 3.54 0.885 0.885Site3_2 2.5628 0.6407 0.6407Site3_3 5.624 1.406 1.406Site4_1 2.7296 0.6824 0.6824Site4_2 5.95 1.4875 1.4875Site4_3 2.0936 0.5234 0.5234Site5_1 4.476 1.119 1.119Site5_2 14.9824 3.7456 3.7456Site5_3 1.6388 0.4097 0.4097Site6_1 3.4596 0.8649 0.8649Site6_2 1.8212 0.4553 0.4553Site6_3 13.4188 3.3547 3.3547Site7_1 5.2144 1.3036 1.3036Site7_2 11.366 2.8415 2.8415Site7_3 7.042 1.7605 1.7605Site8_1 4.3568 1.0892 1.0892Site8_2 12.2816 3.0704 3.0704Site8_3 16.216 4.054 4.054Site9_1 7.2784 1.8196 1.8196Site9_2 15.0444 3.7611 3.7611Site9_3 6.0952 1.5238 1.5238

Calcule de TRX par cellule:

On fixe la valeur de la probabilité de blocage à 2%.

Site 1: 1- .

Donc :

Par l’application « Erlang » :

2-

Donc :


85

²/1100*01,0 kmErlA ==

²/1100*01,0 kmErlA ==

.9308,39308,3*1 ErlAO ==

.5044,165044,16*1 ErlAO ==

.18

9 ==TRX

.38

24 ==TRX


3-

Donc :


On utilisant la même démarche de calcule pour les autres sites, les résultats obtenus sont

représentés dans le tableau suivant :

SITE S (km²) A (Erl/km²) Ao (Erl) TRXSite1_1 3.9308 1 3,9308 1Site1_2 16.5044 1 16,5044 3Site1_3 3.5796 1,5 5,3694 1Site2_1 11.898 1 11,898 2Site2_2 2.8212 1 2,8212 1Site2_3 18.4376 1 18,4376 3Site3_1 3.54 0,5 1,77 1Site3_2 2.5628 0,5 1,2814 1Site3_3 5.624 0,5 2,812 1Site4_1 2.7296 1 2,7296 1Site4_2 5.95 1 5,95 2Site4_3 2.0936 2 4,1872 1Site5_1 4.476 1,5 6,714 2Site5_2 14.9824 1,5 22,4736 4Site5_3 1.6388 1,5 2,4582 1Site6_1 3.4596 1 3,4596 1Site6_2 1.8212 1 1,8212 1Site6_3 13.4188 1 13,4188 3Site7_1 5.2144 0,2 1,04288 1Site7_2 11.366 0,2 2,2732 1Site7_3 7.042 0,2 1,4084 1Site8_1 4.3568 1,5 6,5352 2Site8_2 12.2816 0,5 6,1408 2Site8_3 16.216 1,5 24,324 4Site9_1 7.2784 1 7,2784 2Site9_2 15.0444 1 15,0444 3Site9_3 6.0952 1 6,0952 2

86

²/5,1150*01,0 kmErlA ==

.3694,55796,3*5,1 ErlAO ==

.18

11 ==TRX

chap iii

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