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Présenté par:
Mr. Said MOKRAB
Qu’est ce que la 3G ?
3G vs 2GMigration de la 2G vers la 3G
Historique
Cohabitation GSM-WCDMASyndrome des points hauts
SOMMAIRE
Zones aveugles
Introduction
Que va apporter de plus la 3G ?Les applications de la 3G ?Evolution de la 3G vers la 3G+ et 3G++
INTRODUCTION
Depuis l’aube de l’humanité, l’homme communiquait en associant le « parler » et le « voir »
L’avènement du téléphone, n’a laissé que le couple « parler/écouter »
La 3G va vulgariser de nouveau l’association du « parler » et « voir » à moindre cout par la « visiophonie »
Avec la 3G, le nombre de STFs va s’accroître
Et une nouvelle catégorie d’abonnés sera éligible à accéder à la téléphonie mobile: ce sont les handicapés s’exprimant par le langage des gestes.
Qu’est ce que la 3G ?
La troisième génération (3G) désigne une génération de normes de téléphonie mobile.
La 3G permet des débits au delà de 144Kb/s à 42 Mb/s. bien plus rapides que la génération précédente (Edge).
Elle est représentée principalement par la norme Universal Mobile Telecommunication System (UMTS)
Utilisant la technique d’accès Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA).
Standardisée par le 3GPP et constitue l'implémentation dominante, d'origine européenne, des spécifications IMT-2000 de l’UIT pour les systèmes radio cellulaires 3G
La 3G vous permet d’avoir une connexion Internet nomade (rapide, comme chez vous ou au bureau) qui vous permet de surfer partout, quand bon vous semble avec:
votre mobile votre portable via la clé 3G votre tablette
La 3G est à destination des utilisateurs nomades d’Internet, qui ont besoin d’un accès Internet disponible partout et en tout temps, ou à des personnes n’ayant pas de ligne ADSL ou tout du moins de connexion Internet à domicile, ou encore des personnes souhaitant un unique abonnement Internet pour chez eux mais également à emporter partout.
AMPS
TACS
NMT
Autres
GSM
CDMA CDMA IS95
TDMATDMAIS-136
PDC
1ère génération en 1980sAnalog
2ème génération en 1990sDigital
3ème génération en 2000s
UMTSUMTSWCDMA
cdmacdma2000
TD-SCDMAAnalogique
vers le
numérique
Service voix
vers les
services à
large bande
Historique
Évolution
Débit bit/s
1G
GSM9.6 kb/s
GPRS10~56 kb/s
EDGE60~236 kb/s
2G/2G+
UMTSDL: 2 Mb/s
UL: 384kb/s
HSPADL: 14.4Mb/s
UL: 5.76Mb/s
HSPA +DL: 42 Mb/s
UL: 11.5Mb/s
3G/3G++
Petite bande passante:
Service voix et données à faible débit
large bande passante:
Service voix et données à haut débit
Evolution du débit
3G vs 2G
Jour après jour, les besoins des utilisateurs en matière de traffic de données augmentent sensiblement, et leur comportement change
GPRS CS3/CS4
EDGE MCS9
UMTS R99
HSDPA
300sec
150754020
Pour mieux vous représenter la vitesse de la 3G+, rien de tel qu’un exemple : le téléchargement d’un fichier de 3Mo s’effectue en quelques secondes.
2G (TDMA) 3G (WDMA)
La fréquence est différente pour chaque secteur La fréquence est la même
Pas besoin d’un plan de fréquences
Besoin d’un plan de fréquences et réutilisation des fréquences
3G vs 2G
Fréquences
En GSM900---124 canaux En UMTS---1 seul canal
Trames
Canaux logiques
Canaux physiques
Canaux logiques
Canaux physiques
Canaux transports
Méthode d’accès W-CDMA
Méthode duplexFDD/TDD (Frequency Division Duplex / Time Division Duplex)
Largeur de la bande 5 MHZ
Débit du Chip 3.84 Mcps
Longueur de la trame 10 ms
Modulation des données QPSK, BPSK
Concept multi-débit Facteur d’étalement variable et/ou codes multiple
Débit maximal de données 2 Mbps (indoor) / 384 kbps (mobile)
Codage des canauxCode convolutionnel (R=1/3 or 1/2, K=9)
Code Turbo pour le haut débit
Migration de la 2G vers la 3G
1. Architecture
SS7
IP/ATM
CNRNS
BSS
UE
MS
Il est important de savoir qu’un réseau 3G ne vient pas remplacer un réseau existant 2G (GSM/GPRS/EDGE). Il utilise une technologie différente qui nécessite l’implantation de nouvelles antennes. Ce nouveau réseau vient donc s’ajouter au réseau de 2ème Génération de l’opérateur national, qui reste actif.Il s’agit d’investissements considérables, à la hauteur du saut technologique que la 3G offre en termes de nouveaux usages.
Migration de la 2G vers la 3G
2. Colocalisation radio
Scenarii possibles:
A - Antennes et feeders séparées
Entièrement autonomes (azimut et tilt)
Contrôle feeders et antennes
Respect d’isolement
>= 30db
Migration de la 2G vers la 3G
2. Colocalisation radio
Scenarii possibles:
B - Antennes séparées et feeders partagés
Utilisation d’une seule paire de feeder
Entièrement autonomes (azimut et tilt)
Les 4 diplexeurs introduisent 0.6db de
perte chacun
Les feeders au delà des diplexeurs ne peuvent
être contrôlés
Migration de la 2G vers la 3G
2. Colocalisation radio
Scenarii possibles:
C - Antennes partagées et feeders séparées
Les 2 systèmes contraints d’avoir le
meme azimut
Gain dans le coût de l’antenne
Feeders contrôlés
Migration de la 2G vers la 3G
2. Colocalisation radio
Scenarii possibles:
D - Antennes et feeders partagés
Les 2 systèmes contraints d’avoir le
meme azimut
Gain dans le coût de l’antenne
Feeders non contrôlésUtilisation d’une seule
paire de Feeder
Les 2 diplexeurs introduisent 0.6db de
perte chacun
Migration de la 2G vers la 3G
BTS 2G & NodeB 3G
Feeders séparés
Antenne partagées
Cohabitation GSM – WCDMA (1)
Risque pour le GSM Rx par le WCDMA Tx dans le même site
40w = 46dbm
Isolation GSM900 = 46-8-30 = 8dbm
Isolation GSM1800 = 46-0-30 = 16dbm
Ainsi des atténuateurs en GSM Rx de 8 et/ou 16 dbm vont:
Diminuer la sensibilité du récepteur
Diminuer la couverture et qualité
Pas de Handover non basé sur qualité
Cohabitation GSM – WCDMA (2)
Risque pour le WCDMA Rx par le GSM Tx dans le même site
Les émissions parasites (spurious) reçues dans la bande WCDMA > 96dbm/100khz dans la bande 3.84Mhz
-96 + 10 log (3.84*106/100*103) = -80dbm
Puissance interference maximal = -120dbm
-80 – (-120) = 40db
40 - 30 = 10dbm est l’atténuation requise
Cohabitation GSM – WCDMA (3)
Risque pour le GSM Rx par le WCDMA Tx dans la même zone
(antennes en vis-à-vis à 100m)
40w = 46dbm
100m
Isolation requise en 900 46-8=38db
Isolation requise en 1800 46-0=46db
Atténuation sur 100m à 2Ghz = 78dbm
Isolation en 900&1800: -18+78-18 = 42db
Donc pour le 900: pas d’atténuateur
pour le 1800: atténuateur de 4dbm
Cohabitation GSM – WCDMA (4)
Risque pour le WCDMA Rx par le GSM Tx dans la même zone
(antennes en vis-à-vis à 100m)
Le GSM est autorisé à émettre un parasitage vers le WCDMA <= 62db/100Khz
-62 + 10 log (3.84*106/100*103) = -46dbm
-46dbm/3.84Mhz
Isolation requise: -46 – (-120) = 74db
Atténuation sur 100m à 2Ghz = 78dbm
Isolation existante: -18+78-18 = 42db
Atténuation requise: 74 - 42 = 32db
Time delay
Quality (BER)
background
conversational
streaming
interactive
Les services de la 3G
Appels voix Appels visio
Temps réel
Audio & video à la demande
Jeux en ligne
Navigateur web
Email, fax, sms
La technologie 3G permet de profiter de débits bien supérieurs à ceux du GPRS ou même de l’EDGE.De ce fait, techniquement, elle permet d’accéder à des services qui demandent une grande bande passante.C’est le cas par exemple pour le grand public, de services tels que les paiements électroniques, les appels en visiophonie, regarder la TV avec un flux continu, télécharger de la musique, jouer en ligne,… ou plus simplement de profiter d’un accès à Internet plus rapide, plus performant et plus confortable qu’avec l’EDGE. Bien entendu, l’accès à certains de ces services dépend d’un accord avec les détenteurs des droits.Pour les Entreprises et les Administrations, la 3G va leur permettre d’améliorer de façon significative leurs performances en leur permettant de réaliser par exemple des transactions bancaires beaucoup plus rapides, une amélioration sensible de services à valeur ajoutée tels que la géolocalisation, l’introduction de services Machine à Machine (M2M), l’interconnexion des universités et des administrations, etc…
Aléas du transport d’information
La grande majorité des NodeB empruntent des FHN dont les fréquences sont supérieurs à 10Ghz et qui connaissent des affaiblissements dûs aux précipitations pouvant provoquer même des interruptions sur certaines distances:
A 15Ghz:
5mm/h -------------- 0.2db/km
25mm/h ------------ 1.5db/km
50mm/h ------------ 3db/km
Sur une distance de 15km, un affaiblissement dans l’espace libre de 140db si:P émission +25dbm
Gain antenne 30dbi (2*30dbi)
Une attenuation du signal à 22.5dbm si les précipitations sont à 25mm/h
Ainsi, le signal estimé sans perte sera de -77.5dbm
Aléas du transport d’information (2)
Changer la fréquence à moins de 10Ghz
Solution:
Revoir à la baisse si possible la longueur des bonds, par l’emploi du facteur de réduction r:
r = 1/(1+0.045L)
Utliser la diversité d’espace, car la goutte de pluie constituera un mini court circuit du diagramme. Il serait efficace si le système de combinaison se basera sur « la sommation des signaux » et non sur « le choix du meilleur », cela créera un problème de synchronisation générateur d’erreurs.
Pollution par pilote
Nombre de pilote <= 5dbm/meilleur pilote non inclus dans l’Active Set.
Il est observé dans les zones où un mobile n’a pas assez de « doigts » pour traiter tous les signaux du pilote (RAKE fingers).
Zones où y a beaucoup de signaux CPICH ou ses répliques « multitrajets » reçu par le RAKE
Pas de signal pilote dominant, RSCP et Ec/No faibles, impact négatif sur le SHO
Solution:
Si possible, augmenter le CPICH power au détriment de la capacité.
Passer à 6 secteurs
A B
C
Pilot pollution
Syndrome des points hauts
Pour le déploiement initial, l’opérateur opte pour des points hauts pour la couverture. En 3G, cela s’avère un syndrome.
Couverture visuelle = 15*h où h est la hauteur en mètre.
En UL, cette cellule se comportera comme un phare qui pourra recevoir beaucoup de signaux des mobiles ne faisant pas partie de son AS
A 12.2kb/s (speech), on a un gain de traitement de 25dbm (10log(3.84*106 /12.2*103)), avec une marge de 5dbm pour le Eb/No on aura 20dbm comme seuil au dessous du bruit. Cela donnera 100 utilisateurs, mais sans interférences externes.
Or, les mobiles des autres cellules sont une source d’interférences, et considérés comme « voyous » pour la cellule en question (contrôle dynamique de puissance). Ce cumul affectera de façon dramatique sur la capacité.
Syndrome des points hauts (2)
Nombre maximal de canaux en UL Mpole = (1/1+F) * (1+1/Y) * (1+Gdtx) où:
F est le facteur d’interférence intercellulaire UL : I other / I owner
Solution:
Désensibiliser les récepteurs pour rétrécir la couverture.
Tilt électrique accentué.
Utilisation des antennes sélectives pour améliorer le F.
Zones aveugles
Effet proche - lointain
Supposons un mobile d’un autre opérateur à 6m du notre transmettant à 21dbm.
Nous avons un écart d’interférence pour canal adjacent (f+2) de 43dbm (ACR).
Le signal reçu par la microcell sera de: 21-43+7-54= -69dbm
Nous aurons une perte de sensibilité de 104-69= 35dbm. Cela va diminuer la capacité et la couverture. Et si le signal reçu atteint -15dbm, on aura un blocage.
Solution:
Revoir à la hausse les HBA’s
Mettre des antennes sélectives
Augmenter la puissance de CPICH pour bloquer les UEs indésirables
Opérateur B
Macro cellOpérateur A
Micro cell
HBA=6m
UE Opérateur B
F3F1
Max TX=21dbm
Contraintes spécifiques locales
Les marais salants sous le nom local « Sebkha » sont une contrainte et une source instructive. Durant les saisons d’hiver et printemps, ce lac devient une source de réflexion par les eaux.
En été, ce lac est le théatre d’évanouissement de signaux « fading » pour tous les supports qui osent le traverser en entier ou en partie. Nous estimons à 0.5dbm l’atténuation supplémentaire par km.
Nous constatons une instabilité du signal dans la mesure où il connaît des « évanescences » et des « renaissances » avec des profondeurs de 10 à 20dbm.
Notre expérience nous a mené à:
- Affirmer que le sel laissé après évaporation n’est autre qu’un acide, donc un ion positif de masse élevée ayant un impact sur les ondes électromagnétiques.
- Le signal ne disparaît pas, mais plutôt il est sujet à une rotation continuelle de la polarité. Car avec des polarités verticales entre émetteur et recepteur nous perdons plus de 30bdm.
Sebkha (1)
Contraintes spécifiques locales
Sebkha (2)
Notre solution a été de proposer de mettre une diversité d’espace et de polarisation basées sur la combinaison de sommation.
Contraintes spécifiques locales
Réseau en étoile
Quoique facile à déployer, il comporte beaucoup d’inconvénients:
Risque d’interférence en Co et adjacence sur le vu des motifs de rayonnement des paraboles (α =64* λ /D) en raison des angles. Surtout si l’opérateur dispose d’un nombre de canaux réduit.
HUB
NodeB
NodeB
α1
α2
Evolution de la 3G vers la 3G+ et 3G++
La 3G+ est la dénomination la plus commune pour identifier une évolution de la 3G, le HSPA (High Speed Packet Access), qui offre plus de débit et donc plus de services.
Les débits théoriques maximum annoncés en 3G+ sont de 14,4 Mbit/s en liaison descendante (téléchargement) et 5,8 Mbit/s en liaison ascendante (envoi).
La 3G++ (aussi appelée HSPA+ ou THDM) est la dernière génération qui existe avant la 4G. Elle traduit une évolution de la 3G+ qui permet d’atteindre des débits théoriques de 21 à 42 Mbit/s en téléchargement.
Le logo 3G++ de Mobilis indique que l’opérateur algérien va combiner le meilleur de la technologie 3G avec la meilleure qualité de service, pour offrir à ses clients encore plus de qualité, plus de choix, plus d’accessibilité…avec plus de capacité.
La troisième génération est constituée de systèmes mobiles voix et données supportant des services de données haut-débit. Elle s’est améliorée dans le temps:
La première évolution de la 3G est la 3G+. Basée sur la norme HSPA (High Speed Packet Access), la 3G+ permet de passer à des débits d’échanges supérieurs à ceux de la 3G.
La dernière évolution des réseaux 3G, parfois appelé HSPA+, 3G++ ou THDM (Très Haut Débit Mobile), permet de tripler la vitesse des réseaux 3G+ avec un débit allant de 21 à 42 Mbit/s.
Enfin, on parle aujourd’hui de la quatrième génération (4G), basée sur une technologie mondiale, qui commence à être commercialisée. Technologie très coûteuse à installer (et donc coûteuse pour l’utilisateur), elle a mis du temps à être implémentée et qui offre un débit deux à trois fois plus que celui de la 3G.
Merci de votre attention & patience