Rapport de PFA [PDF]

Zitiervorschau

Université Cadi Ayyad Ecole Nationale des Sciences Appliquées de Marrakech Année Académique 2013-2014

Rapport de projet de fin d’année

Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPIs Réalisé à

«Huawei Technologies» Réalisé par :

Encadré par :

Lamia HRIKICH

M. Brahim SEKKOU M. Othman ELKOUCHI Devant le jury Mme. Raja EL ASSALI M. Youness JABRANE Soutenu le : 28/11/2014

Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI

Remerciements

Le remerciement est un acte humain qu’on a l’habitude de déployer envers des gens qui se mettent à notre service. C’est pour cela que j’ai vu l’obligation d’adopter ce comportement avec des gens qui n’ont pas cessé de me donner leur coup de main au cours de mon stage, et qui ont eu la gentillesse d’en faire un moment très profitable. Je tiens dans un premier temps à remercier M. Brahim SEKKOU et M. Othman EL KOUCHI du département Radio 3G de Huawei TECHNOLOGIES du Projet INWI pour leur encadrement, leurs disponibilité et patience tout au long de cette période de stage, pour la confiance qu’ils m’ont accordé, pour leurs conseils et soutien infinis, et pour leur participation dans ce rapport. J’aimerai par ailleurs souligner la contribution importante de toute l’équipe du département Radio 3G à Huawei, leur expertise a toujours été d’un précieux recours. Je tiens à remercier également M. Steven SHIZHENHUAN, Chef du projet « déploiement 3G pour INWI » qui m’a accordé toute sa confiance en m’accueillant au sein du département. Je remercie finalement toute personne qui m’a aidé de proche ou de loin à bien mener ce projet.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI

Résumé

Le Maroc a connu une évolution importante dans le secteur des télécommunications. Les opérateurs doivent améliorer la qualité de service pour satisfaire la demande du client dans un marché compétitif. Dans ce cadre, Huawei est désormais responsable, à l’aide d’une équipe d’une grande expertise dans l’optimisation radio, de gérer les opérations qui mènent à augmenter les performances du réseau 3G. Mon projet est le fruit d’une étude qui a dans un premier lieu touché les aspects radio du réseau 3G, avant de poursuivre dans un deuxième lieu par l’étude des procédures d'optimisation au sein de la société en se focalisant sur les solutions proposées aux problèmes détectés par Huawei Technologies pour le suivi des performances du réseau 3G, et aussi en s’adaptant aux différents logiciels nécessaires pour cette démarche. Ensuite et en vue de compléter mes connaissances théoriques par la pratique, j’ai réalisé une étude de cas appliquée à une zone de CASABLANCA. Cette étude m’a permis de découvrir les différentes complications et obstacles qu'un ingénieur d'optimisation se doit surmonter, tout en respectant la procédure établie par la société. C’est dans ce cadre que s’inscrit mon projet qui vise à mener des actions d’optimisation au profit de l’opérateur INWI, dans un but de maintenir une qualité de service acceptable et suivre l’évolution de son réseau.

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Abstract Morocco has known an important evolution in the telecommunications sector. The operators must preserve and improve the quality of service to satisfy customer demand and loyalty in an increasingly market competitive. In this context, Huawei is now responsible, with a team of expertise in radio optimization to manage operations which lead to increase the performance of the 3G network. My project is the result of a study that initially affected the aspects of 3G radio networks, before continuing in optimization procedures study within the company focusing on proposed solutions to problems detected by Huawei Technologies for monitoring performance of the network, and also adapting to different software needed for this approach. And then to complete my theoretical knowledge in practice, I conducted a case study applied to an area of CASABLANCA. This case study allowed me to discover the different complications and obstacles that optimization engineer must overcome while respecting the procedure established by the company. Action plans relating to each type of problem detected were designed and offered to the client operator. Validation of corrective actions submitted by the operator INWI resulted in their implementation and monitoring of their impact on the performance of the cluster. It is in this context that my project which aims to conduct optimization measures in favor of the operator INWI, in order to maintain an acceptable quality of service and monitor its network.

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Acronymes

2G: second Generation 3G: 3rd Generation 3GPP: 3rd Generation Partnership Project A AMR: Adaptive Multi Rate

P PDCP: Packet Data Convergence

B BMC: Broadcast/Multicast Control BLER: Block Error Rate

O OMC: Operation and Maintenance Center OSI: Open Systems Interconnection OVSF: Orthogonal Variable Spreading Factor

C CN: Core Network CQI : Channel Quality Indicator CRC: Cyclic Redundancy Check CS: Circuit-switched D DT: Drive Test E Ec/Io: Chip energy over noise power spectral density F FDD: Frequency Division Duplexing FDMA: Frequency Division Multiple Access FTP: File Transfer Protocol G GGSN: Gateway GPRS Support Node GSM: Global System for Mobile Communications GPRS: General Packet Radio Service GPS: Geographical Position System H HSDPA: High Speed Downlink Packet Access K KPI: Key Performance Indicator M MAC: Medium Access Control MSC: Mobile Switching Center Protocol

R RAT: Radio Access Technology RF: Radio Frequency RLC: Radio Link Control RNC: Radio Network Controller RNP: Radio Network Planning RRC: Radio Resource Control RSCP: Received Signal Code Power S SGSN: Serving GPRS Support Node SMS: Short Message Service SSV: Single Site Verification T TDD: Time Division Duplexing TDMA: Time Division Multiple Access TD-CDMA: Time Division Code Division Multiple Access U UE: User Equipment UMTS: Universal Mobile Telecommunication Services USIM: Universal Subscriber Identity Module UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network V VPN: Virtual Private Network W WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access

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Table des matières Introduction générale .................................................................................................................... 9 Chapitre 1 : Présentation de l’entreprise d’accueil & Contexte du Projet .................................. 11 Introduction ................................................................................................................................. 12 I. Présentation de l’organisme d’accueil ..................................................................................... 12 I.1. Huawei Technologies................................................................................................... 12 I.2. Valeurs fondamentales :............................................................................................... 13 I.3. Produits Huawei Technologies : .................................................................................. 14 I.4 HUAWEI au Maroc : .................................................................................................... 14 I.5 Structure de gouvernance d'entreprise .......................................................................... 15 II. Contexte général du projet ..................................................................................................... 16 II.1. Le département RNPO................................................................................................ 16 II.2. Problématique ............................................................................................................. 16 II.3. Objectifs ..................................................................................................................... 16 II.4. Diagramme de Gantt ................................................................................................... 17 Conclusion .................................................................................................................................. 17 Chapitre 2 : Généralités sur la technologie UMTS ..................................................................... 18 Introduction ................................................................................................................................. 19 I. Présentation sur la norme UMTS ............................................................................................ 19 I.1. Le réseau UMTS .......................................................................................................... 19 I.2. Objectif de l’UMTS ..................................................................................................... 19 I.3. Couverture globale de l’UMTS ................................................................................... 19 I.4. Classes de service : ...................................................................................................... 20 1.5. Architecture du réseau UMTS : .................................................................................. 21 I.6. Organisation temporelle et fréquentielle de la norme UMTS : .................................... 22 II. Principe de l’UTRAN............................................................................................................. 23 II.1. Les éléments de l’UTRAN : ....................................................................................... 24 II.2. La technique d’accès WCDMA .................................................................................. 27 II.3. Codes utilisés dans l’UTRAN .................................................................................... 28 II.4. Canaux de l’UTRAN .................................................................................................. 30 III. Handover en UMTS ............................................................................................................. 32 III.1 Soft/Softer Handover.................................................................................................. 32

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI III.2. Hard handover : ........................................................................................................ 33 IV. Contrôle de puissance ........................................................................................................... 34 IV.1 Contrôle de puissance en boucle ouverte (Open Loop Power Control) : ................... 34 VI.2 Contrôle de puissance en boucle fermée (Closed Loop Power Control) : ................. 35 Conclusion : ................................................................................................................................ 37 Chapitre 3 : Le Processus d’Optimisation................................................................................... 38 Introduction :............................................................................................................................... 39 I. Le processus d’optimisation .................................................................................................... 39 I.1. Drive-Test .................................................................................................................... 40 I.2. Les indicateurs clés de performances........................................................................... 42 I.3. Caractéristiques d’une antenne .................................................................................... 45 II. Les problèmes d’optimisation RF .......................................................................................... 46 II.1. Les problèmes de la couverture .................................................................................. 46 II.2. Les problèmes relatifs au phénomène de «pilot pollution» ........................................ 47 II.3. Analyse des problèmes de Handover .......................................................................... 49 Conclusion .................................................................................................................................. 50 Chapitre 4 : Etude de cas - Optimisation d’un Cluster................................................................ 51 Introduction ................................................................................................................................. 52 I.

La région étudiée ............................................................................................................... 52

II.

Déroulement du drive Test ................................................................................................ 52

III.

Analyse des paramètres au sein de Huawei ....................................................................... 59 III.1. Genex Assistant ......................................................................................................... 59 III.2. Les paramètres analysés par l’équipe RNO .............................................................. 60 III.3. Comparaison : KPIs trouvés et valeurs seuils de l’opérateur .................................... 63 III.4. Analyse des problèmes et solutions proposées.......................................................... 63

IV. Comparaison entre le « Before » et l’ « After ».................................................................... 68 Conclusion : ................................................................................................................................ 76 Conclusion et perspectives .......................................................................................................... 77 Références ................................................................................................................................... 78

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI

Liste des figures Figure 1: Présence mondiale de Huawei .............................................................................. 12 Figure 2:Diagramme de GANTT ................................................................................................ 17 Figure 3: Couverture en UMTS .................................................................................................. 20 Figure 4: Classes de services .................................................................................................. 21 Figure 5:Architecture globale du réseau UMTS................................................................... 21 Figure 6: « bandes appairées » .............................................................................................. 22 Figure 7:« bandes non appairées » ....................................................................................... 23 Figure 8: Structure de trame UMTS ...................................................................................... 23 Figure 9 : couches de l’interface radio ................................................................................ 25 Figure 10:Serving et Drift RNC ............................................................................................... 26 Figure 11: L'étalement de spectre ........................................................................................ 27 Figure 12:Mécanisme de scrambling ..................................................................................... 28 Figure 13: Utilisation des codes OVSF .................................................................................. 29 Figure 14:Mécanisme du softer/soft Handover dans l’UMTS ............................................ 33 Figure 15:Le Mécanisme du hard Handover dans l’UMTS .................................................. 33 Figure 16: Controle de puissance en boucle ouverte via PRACH .............................................. 35 Figure 17: Le mécanisme du contrôle de puissance en boucle interne en Uplink ....... 35 Figure 18: Le mécanisme du contrôle de puissance en boucle interne en Downlink .. 36 Figure 19:Le mécanisme du contrôle de puissance en boucle externe .......................... 37 Figure 20: schéma d’optimisation ......................................................................................... 39 Figure 21: chaîne de mesur .................................................................................................... 40 Figure 22: Le RSCP ................................................................................................................... 43 Figure 23: Les rapport Ec/Io et Eb/No d'un signal ............................................................. 43 Figure 24: La différence entre un haut CQI et un faible CQI ........................................... 45 Figure 25 : réglage du tilt des antennes .............................................................................. 46 Figure 26: la couverture classée par niveau ....................................................................... 47 Figure 27: Phénomène de Pilot Pollution selon le RSCP ................................................... 47 Figure 28: région étudiée ....................................................................................................... 52 Figure 29: matériel utilisé lors du drive test ...................................................................... 53 Figure 30: Interface du logiciel GENEX Probe ..................................................................... 53 Figure 31: La connexion du GPS et MS à l'ordinateur ........................................................ 54 Figure 32: étapes du test d'un appel .................................................................................... 55 Figure 33: Les détails du test d'appel................................................................................... 56 Figure 34: test du Upload et du Download à l'aide de File Zila ....................................... 56 Figure 35: Détails du test du Download ............................................................................... 57

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Figure 36: Test du Access ....................................................................................................... 57 Figure 37: Détails du test du Access ..................................................................................... 58 Figure 38: Test du Ping ........................................................................................................... 58 Figure 39: Changement du HSDPA lors du test du Ping ..................................................... 59 Figure 40: Chemin du test du cluster après le maping...................................................... 59 Figure 41: interface du logiciel GENEX Assistant ............................................................... 60 Figure 42: L'état du RSCP dans la région étudiée .............................................................. 61 Figure 43: L'état du rapport Ec/Io dans la région étudiée ............................................... 61 Figure 44: L'état du Tx Power dans la région étudiée ....................................................... 62 Figure 45: L'état du BLER dans la région étudiée ............................................................... 62 Figure 46: Analyse 1 de la région étudiée ........................................................................... 64 Figure 47: Analyse 2 de la région étudiée ........................................................................... 64 Figure 48: Problème d'un seul Call Drop dans la région étudiée ..................................... 65 Figure 49: Bonne couverture .................................................................................................. 66 Figure 50: Mauvaise couverture ............................................................................................ 66 Figure 51: Call drop ................................................................................................................. 67 Figure 52: Réponse du RNC après le Call Drop ................................................................... 67 Figure 53: Valeurs du RSCP avant optimisation .................................................................. 68 Figure 54: état du RSCP avant optimisation ........................................................................ 69 Figure 55: Valeurs du RSCP après optimisation ......................... Erreur ! Signet non défini. Figure 56: état du RSCP après optimisation ........................................................................ 70 Figure 57: SC avant optimisation .......................................................................................... 70 Figure 58: SC après optimisation ........................................................................................... 71 Figure 59: état du rapport Ec/Io avant optimisation ........................................................ 71 Figure 60: état du rapport Ec/Io apres optimisation ......................................................... 72 Figure 61: état du Tx Power avant optimisation ................................................................ 72 Figure 62:état du Tx Power apès optimisation ................................................................... 73 Figure 63: état du BLER avant optimisation ........................................................................ 73 Figure 64:état du BLER apès optimisation ........................................................................... 74 Figure 65 : les évenements du call avant et après optimisation ..................................... 74 Figure 66: Call drop avant optimisation .............................................................................. 75 Figure 67: Plus de call drop après optimisation ................................................................. 75

Liste des tableaux

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI

Tableau 1:Interfaces en UMTS ............................................................................................... 24 Tableau 2: Comparaison entre les valeurs des KPI collectées et celles fournies par INWI ............................................................................................................................................................... 63 Tableau 3: Valeurs des tils avant et après intervention ................................................... 65 Tableau 4: valeurs des KPI avant et après optimisation ................................................... 76

Liste des équations : Équation 1: Calcul du Call Drop Rate dans le RNC ............................................................. 44 Équation 2: Calcul du Call Drop Rate dans la cellule ........................................................ 44

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Introduction générale Le secteur des télécommunications a joué un rôle dynamique dans le développement de toutes les activités économiques du pays. Il a connu une évolution remarquable depuis l’indépendance. Avec la saturation des réseaux 2G et leurs limites en matière de débit et services, et avec le progrès qu’a connu la technologie du traitement de signal, les acteurs du domaine de télécommunication ont été amenés à penser à une troisième génération représenté par la norme UMTS (Universal Mobile Télécommunications System) « 3G » qui a apporté une amélioration du débit susceptible de supporter les nouveaux services avec une bonne qualité de voix et de donnée. Toutefois, avec la demande excessive et l’augmentation du nombre d’abonnés, il s’est montré que cette génération n’échappe pas aux failles. Il fallait donc pousser le développement pour augmenter la capacité. En tant que fournisseur des équipements de télécommunication, Huawei a été élu par l’opérateur client INWI pour mener l’opération d’optimisation de son réseau 3G. C’est dans cette perspective que s’inscrit mon projet de fin de semestre effectué au sein du département RNP/RNO « Radio Network Planning/Optimization ». Son objectif est de maitriser les concepts d’optimisation Radio et les mettre en pratique. L'optimisation des réseaux d'accès radio devient, pour un opérateur, un enjeu fondamental permettant d'économiser ses investissements, de réduire le nombre de sites à déployer, et de garantir une bonne qualité de service aux utilisateurs. Une fois le réseau est opérationnel, l’opérateur doit veiller sur son bon fonctionnement. Dans mon projet je présenterai une étude sur la technologie 3G. Ensuite, j’aborderai dans le second chapitre l’étude du processus d’optimisation radio avant d’illustrer une étude de cas pour une zone de CASABLANCA dans un troisième chapitre.

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Chapitre 1 : Présentation de l’entreprise d’accueil & Contexte du Projet

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Introduction Dans ce chapitre je vais m’intéresser à la présentation de manière générale du contexte de travail dans lequel a été réalisé ce projet de fin d’année. Je commencerais tout d’abord par un aperçu de l’environnement de stage qui est huawei Technologies. Je poursuivrais ensuite par une description du projet de fin d’année et de ses objectifs.

I. Présentation de l’organisme d’accueil I.1. Huawei Technologies Huawei Technologies Co. Ltd. ( 华为技术有限公司, Huáwei Jíshu Youxiàn Gongsi) est une entreprise privée fondée en 1988. Son siège social se trouve à Shenzhen en Chine. Elle est le leader mondial fournisseur de solutions dans le secteur Technologies d’information et communication (TIC). Le groupe est d'abord devenu un fournisseur dominant en Chine, avant de se lancer à la conquête des marchés internationaux. 70 % du chiffre d'affaires est aujourd'hui à l'international, avec 14 administrations régionales, opérations dans plus de 140 pays et fournissent 45 des 50 premiers opérateurs, et plus de 150.000 salariés avec plus de 150 nationalités à travers le monde, dont 73% recrutées localement. En 2010, Huawei devient le deuxième fournisseur mondial en réseaux et télécommunications, derrière Ericsson et devant Nokia Siemens Networks, Alcatel-Lucent, et Cisco Systems

Figure 1: Présence mondiale de Huawei

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI I.2. Valeurs fondamentales : Les valeurs fondamentales de Huawei sont profondément enracinées dans chaque aspect de son activité. Ils sont la force motrice qui permet à l’entreprise de fournir des services efficaces à leurs clients et à réaliser sa vision « Enrichir notre vie par la communication ». 

Le client est Roi :

Chaque entreprise doit se fixer comme objectif de fidéliser ses clients. C’est le principe sur lequel Huawei se base pour créer une relation de confiance et une adéquation entre l'offre proposée et les besoins du client. 

Dévouement :

Huawei gagne le respect et la confiance des clients principalement grâce à leur dévouement. Cela comprend tous les efforts qu’elle fait pour créer de la valeur pour les clients et d'améliorer ses capacités. Elle apprécie les contributions des employés et les récompense en conséquence. 

Amélioration continue :

Les exigences du client sont croissantes, cela oblige Huawei d’être à son écoute, à innover constamment, à augmenter la qualité des produits et ses services. L'évolution des besoins du client impose donc à Huawei d'être en recherche perpétuelle de l'excellence. 

Ouverture et Initiative :

Elles manifestent la volonté d'être en permanence en veille sur les solutions, en recherche d'innovations et de nouveaux équipements. Elles expriment l’agilité de Huawei, sa capacité d’ouvrir une voie originale vers le succès. 

Intégrité :

L'intégrité est une valeur fondamentale et essentielle assurant le succès de Huawei et inspire le respect qui permet d’établir la confiance avec ses clients. 

Travail en équipe :

C’est l’un des outils les plus efficaces pour l’entreprise Huawei. Il permet à son personnel de partager des idées, des valeurs, ainsi d’avoir la culture de l’organisation, pour des objectifs communs et un intérêt général.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI I.3. Produits Huawei Technologies : En 2011, Huawei est devenu un fournisseur des solutions de bout en bout en technologies de l'information et de la communication (TIC) à travers ses unités commerciales des télécommunications, de l’entreprise et de gestion des périphériques : i. Groupe des produits de télécommunication : Huawei approvisionne 45 des 50 principaux opérateurs mondiaux de télécommunications avec sa gamme variée de produits et de solutions (Réseaux d’accès et réseaux cœur mobiles, systèmes d’exploitation et de maintenance. Ces solutions qui prennent en charge le trafic des données de réseau permettent aux transporteurs de simplifier leurs réseaux et de réaliser des mises à niveau technologiques, tout en permettant des déploiements rapides, une rationalisation des opérations, et une baisse des dépenses de réseau. ii. Groupe de produits des solutions d’entreprise : Huawei fournit des solutions et des services TIC hautement efficaces, y compris l'infrastructure réseau, le cloud computing et la sécurité des informations d'entreprise (Firewall, Système de détection et de prévention d’intrusion, VPN). Parmi les clients de Huawei, l’on peut compter des entreprises spécialisées dans divers domaines tels que la finance, l'éducation, les transports, l'énergie, les entreprises commerciales et les fournisseurs de services Internet. iii. Groupe de produits de gestion de périphériques : Au service de plus de 500 opérateurs dans le monde entier, le groupe de gestion de périphériques Huawei offre une suite de téléphones mobiles, d’appareils mobiles à large bande et de dispositifs domestiques conviviaux afin d'encourager les consommateurs à vivre l'expérience Internet mobile. Huawei est appelée à devenir l'une des plus grandes marques de téléphonie mobile au monde d'ici à 2015.

I.4 HUAWEI au Maroc : L’année 2004 a vu l’enregistrement de Huawei technologies MOROCCO SARL qui emploie plus de 400 employés dont 70 % de Marocains. La firme compte dans son portefeuille clients de grands opérateurs nationaux dont MAROC TELECOM, WANA CORPORATE, et MEDITEL. Elle a implanté plus de 200 projets en télécommunications au Maroc. En 2010, la filiale marocaine a réalisé 200 millions de dollars en termes de revenu des ventes, dont 80 % grâce aux télécoms. L’objectif visé est de doubler les bénéfices pour atteindre 400 millions de dollars en 2014.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI I.5 Structure de gouvernance d'entreprise La structure organisationnelle de Huawei Technologies est articulée en plusieurs comités et fonctions : 

Les actionnaires (Shareholders) : Les actionnaires de Huawei sont l'Union de Huawei Investment & Holding Co., Ltd (l’«Union») et M. Ren Zhengfei. L'Union a contribué de 98,82% du capital total de la société.



Conseil d'administration et des comités (Board of Directors and Committees) : Le conseil d'administration (BOD) est l'organe de décision de la stratégie et de la gestion d'entreprise. Il guide et supervise l'ensemble des opérations commerciales et prend des décisions sur des questions stratégiques importantes.

Figure 2:Structure de gouvernance de Huawei Technologies

      

Comité des ressources humaines (Human Resources Committee) Comité des finances (Finance Committee) Comité des stratégies et de développement (Strategy & Development Committee) Comité d'audit et de vérification (Audit Committee) Conseil de Surveillance (Supervisory Board ) Rotating CEOs : Le président directeur générale (CEO) est responsable de la survie et du développement de l'entreprise. L’auditeur indépendant (Independent Auditor)

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Trois groupes d’affaires "Business Group" (BG), réagissent dans la structure « Business Structure » de Huawei technologies :  BG de Support réseau (Carrier Network BG),  BG d'entreprise (Enterprise BG),  BG de la consommation (Consumer BG) Les BG de service (SBG) sont des centres de responsabilité qui fournissent un soutien et des services de bout-en-bout pour les BG. Huawei a établi cinq SBG : les laboratoires 2012, les services d'affaires intégrés (IBS), la fabrication (Manufacturing), l'Université de Huawei, et les services internes de Huawei.

II. Contexte général du projet II.1. Le département RNPO Vu la nature de mon projet visant l’optimisation de la 3G, mon travail a eu lieu au sein du département RNPO (Radio Network Planning and Optimization) qui fait partie du département technique « Wired and Wireless Broadband Access ». Il a pour mission de faire le suivi du réseau radio ainsi que la planification et l’optimisation du réseau afin d’améliorer et de maintenir une bonne qualité de service.

II.2. Problématique Ce projet rentre dans le cadre du projet 3G d’ INWI qui a pour but d’améliorer la performance du réseau 3G d’INWI. La problématique qui se pose est que les seuils des principaux clés de performances du réseau doivent être respectés suivant des délais fixés par l´opérateur client. Ces indicateurs de performances KPI (Key Performance Indicators) reflètent l’état du réseau. Ainsi, l’optimisation doit être plus rigoureuse et le suivi du réseau plus récurrent et d’une manière régulière pour détecter rapidement les problèmes (seuils KPIs non conformes, couverture, qualité,..). Et par la suite analyser les statistiques pour proposer initialement des solutions pour palier à la situation, proposer des Drive-Tests (DTs) dans les régions les plus affectées, faire l’analyse des données collectées par les DTs à base desquelles des solutions plus pertinentes seront proposées.

II.3. Objectifs Afin de répondre à la problématique ci-dessus, des objectifs sont tracés. L’objectif principal est de faire l’optimisation d’une zone géographique de CASABLANCA pour améliorer la qualité de service selon les exigences imposées par INWI. Ma contribution au projet consiste à : - Suivi des DT. - Analyse des sites 3G d’INWI. - Proposition de solutions.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Le but est d’améliorer la qualité de service. Ainsi une comparaison va se faire entre l’état du réseau avant et après l’optimisation.

II.4. Diagramme de Gantt Parmi les outils de planification de projets, je me suis servie du diagramme de GANT, c’est un outil qui permet de planifier le projet et de rendre plus simple le suivi de son avancement. Ce diagramme permet aussi de visualiser l’enchainement et la durée des différentes tâches. Ci-dessous un tableau regroupant l’ensemble des tâches à accomplir lors de ce stage et qui sont réalisées grâce à l’outil « Gantt Project » :

Figure 2:Diagramme de GANTT

Conclusion Au travers de ce chapitre, j’ai fait un bref tour d’horizon de l’environnement dans lequel ce projet a été effectué, en présentant essentiellement l’organisme d’accueil. J’ai présenté, par ailleurs, l’ensemble du sujet ainsi que des diverses étapes projetées de façon chronologique afin de mener à bien le projet. Le chapitre suivant, portera sur des généralités sur la technologie UMTS, en se focalisant sur le réseau d’accès radio et ces principales caractéristiques.

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Chapitre 2 Généralités sur la technologie UMTS

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Introduction Les réseaux ont pour fonction de transporter des données d’une machine terminale à une autre. Une série d’équipements matériels et de processus logiciels sont mis en œuvre pour assurer ce transport, depuis les câbles terrestres ou les ondes radio dans lesquels circulent les données jusqu’aux protocoles et règles permettant de les traiter. Dans ce chapitre, je vais parler des généralités relatives aux concepts théoriques de l’UMTS, en détaillant notamment son architecture.

I. Présentation sur la norme UMTS I.1. Le réseau UMTS Le réseau UMTS « Universal Mobile Telecomminications System » permet d’ajouter les fonctionnalités Multimédia « soit de nouveaux services en mode paquets ». L'UMTS repose sur la technique d'accès multiple WCDMA « Wideband Code Division Multiple Access ». C’est une technique à étalement de spectre, alors que l'accès multiple pour le GSM se fait par une combinaison de division temporelle TDMA « Time Division Multiple Access » et de division fréquentielle FDMA « Frequency Division Multiple Access ».

I.2. Objectif de l’UMTS Afin de répondre aux besoins, les différents objectifs suivants ont été fixés pour l’UMTS dans le cadre des travaux d’étude et de normalisation en Europe et sur le plan mondial. Tout d’abord l’UMTS doit supporter des services multimédias large bande qui peuvent atteindre un débit de 2Mbits/s. Il doit, en plus, assurer une compatibilité avec les systèmes 2G en termes de services offerts aux usagers. L’objectif le plus intéressant est d’assuré le «International Roaming » qui consiste à offrir un service de mobilité universelle, dépassant les limitations dues à la multiplicité des systèmes et des réseaux. Et donc la couverture de l’UMTS sera mondiale.

I.3. Couverture globale de l’UMTS La couverture globale de la planète s'organise en une structure cellulaire qui assurera l'itinérance mondiale selon une répartition hiérarchisée pico, micro et macro-cell. La composante satellitaire sert pour le roaming mondial et pour compléter la couverture assurée par l’UTRAN. 

Pico-cellules : Le rayon de service est de quelques dizaines de mètres. L’utilisateur pour bénéficier d’un taux de transfert de 2 Mbits/s ne pourra pas se déplacer à plus de 10 km/h.

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

Micro-cellules : L’utilisateur pourra encore bénéficier d’un taux de transfert de 2 Mbits/s en mobilité réduite et de 384 Kbits/s en mobilité moyenne et une couverture de 500 m est simulée.



Macro-cellules : Le débit varie de 144 Kbits à 384 Kbits en fonction de la mobilité moyenne ou élevée (vitesse maximale du client : 120Km/h).



Cellules rurales : Une antenne peut couvrir un rayon de 8 Km mais le débit s’en retrouvé réduit à 144 Kbits, ces cellules serviront à relier les macrocellules entre les localités.

Figure 3: Couverture en UMTS

I.4. Classes de service : Les classes de service sont définies selon deux contraintes : le délai de transfert et la tolérance aux erreurs de transmission. Suivant ces contraintes, quatre classes de service sont offerts : 

Classe conversationnelle (Phonie, Visio, jeux interactifs). Ce sont des applications à contrainte temps réel.



Classe streaming (écoute de programmes vidéo, audio, transferts FTP ou images). Elle concerne les données sensibles aux erreurs de transmission.



Classe interactive (navigation web, e-commerce..)



Classe background (e-mails, SMS, FAX).

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Figure 4: Classes de services

1.5. Architecture du réseau UMTS : L’architecture d’un réseau UMTS est divisée en trois entités principales selon les spécifications du groupe de normalisation 3GPP. La première correspond au réseau d’accès radio UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network), la seconde au réseau cœur CN (Cœur Network) et la troisième à l’équipement terminal UE (User Equipement).

Figure 5:Architecture globale du réseau UMTS

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L'utilisateur UMTS est équipé d'un UE (User Equipment) qui se composé du Mobile Equipment (ME) correspondant au combiné téléphonique (terminal mobile) et la carte USIM (UMTS Subscriber Identity Module). Le rôle de l'USIM est semblable à celui de la carte SIM en GSM. Elle enregistre les identités de l'abonné telles que : IMSI, TMSI, les données de souscription, la clé de sécurité (Ki) et les algorithmes d'authentification et de génération de clé de chiffrement. L'UE peut se rattacher simultanément aux domaines circuit(MSC) et paquet (SGSN) et peut alors disposer simultanément d’un service GPRS et d’une communication téléphonique. Le domaine de l’infrastructure se compose de deux domaines : -Le réseau d’accès UTRAN fournit à l’équipement usager les ressources radio et les mécanismes nécessaires pour accéder au cœur du réseau et acheminer les informations (trafic de données et trafic de signalisation). Il est composé: d’une ou plusieurs stations de base (appelées NodeB), des contrôleurs radio RNC (Radio Network Controller) et des interfaces de communication entre les éléments. C’est la plus importante innovation de l’UMTS. Nous la verrons plus en détail dans la prochaine partie. -Le domaine du réseau cœur regroupe les fonctions permettant, la gestion des appels, l’itinérance, la sécurité et la communication avec les réseaux externes. Il permet à l’usager de communiquer à l’intérieur d’un même réseau de téléphonie mobile et assure l’interconnexion de ce dernier avec des réseaux internes ou externes, fixes ou mobiles, numériques ou analogiques.

I.6. Organisation temporelle et fréquentielle de la norme UMTS : Les figures 7 et 8 présentent l'allocation de spectre pour l’UMTS : La division duplex dans les bandes dites "appairées", c'est à dire 2 x 60 MHz, est fréquentielle. L'écart duplex vaut 190 MHz. On utilise dans ces bandes un accès WCDMA. La division duplex dans les bandes dites "non appairées", c'est à dire 20 MHz et 15 MHz, est temporelle. Nous utilisons dans ces bandes un accès TD-CDMA.

Figure 6: « bandes appairées »

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Figure 7:« bandes non appairées »

L'organisation temporelle de l'UMTS est basée sur une super trame de 720 ms, comportant elle-même 72 trames de 10 ms. Chaque trame de 10 ms est divisée en 15 slots de 667 µs, cette organisation est présentée par la figure suivante :

Figure 8: Structure de trame UMTS

II. Principe de l’UTRAN

L’UTRAN signifie réseau d’accès radio terrestre universel. Il est en charge du contrôle et de la gestion des ressources radio et permet l’échange d’informations entre le terminal mobile et le réseau cœur via les interfaces Uu et Iu. Cependant, il est chargé d’autres fonctions : Mobilité : Une estimation de la position géographique est possible à l’aide du réseau d’accès UTRAN. Gestion des ressources radio : Le réseau d’accès est chargé d’allouer et de maintenir des ressources radio nécessaires à la communication. Synchronisation : Il est aussi en charge du maintien de la base temps de référence des mobiles pour transmettre et recevoir des informations.

Sécurité : Il permet la confidentialité et la protection des informations échangées par l’interface radio en utilisant des algorithmes de chiffrement et d’intégrité.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI II.1. Les éléments de l’UTRAN : Le réseau d’accès UTRAN est composé de plusieurs éléments : une ou plusieurs stations de base (appelées NodeB), des contrôleurs radio RNC (Radio Network Controller) et des interfaces de communication entre les différents éléments du réseau UMTS. II.1.1. NodeB:

Le rôle principal du NodeB est d’assurer les fonctions de réception et de transmission radio pour une ou plusieurs cellules du réseau d’accès de l’UMTS avec un équipement usager. C’est une antenne qui joue le rôle du BTS pour le GSM. Il gère la couche physique de l’interface radio. Il régit le codage du canal, l'adaptation du débit et l'étalement. Ils communiquent directement avec le mobile. II.1.2. Les interfaces :

Les principales interfaces des équipements UMTS sont définies au niveau du tableau 1.

Tableau 1:Interfaces en UMTS

L’interface radio de l’UTRAN est structurée en couches en se basant sur les trois premières couches du modèle OSI, notamment la couche physique, la couche liaison de données et la couche réseau.

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Figure 9 : couches de l’interface radio

Niveau 1 : La première couche représente la couche physique de l’interface radio qui réalise notamment : codage canal, modulation, contrôle de puissance. Niveau 2 : La deuxième couche est divisée en plusieurs sous couches : MAC (Medium Access Control) a pour rôle : -Multiplexage de différents flux de données issus d’un même utilisateur sur un canal de transport unique. -Multiplexage de flux de données issus d’utilisateurs différents sur un canal de transport commun. 



RLC (Radio Link Control) permet la fiabilité du transport des données entre deux équipements du réseau « point à point ».

PDCP (Packet Data Convergence Protocol) a deux fonctions principales : -Assurer l’indépendance de l’UTRAN vis à vis des protocoles de transport réseau. Cette indépendance permettra de faire évoluer les protocoles réseau sans modification des protocoles radio de l’UTRAN. -Compression d’en-tête. 



BMC (Broadcast / Multicast Control) est en charge de la diffusion de message sur l’interface radio.

Niveau 3 : La 3ème couche ou couche RRC (Radio Resource Control) : -Elle gère les ressources radio lors de l’établissement ou de la libération de la communication. -Elle dispose de fonctions de contrôle de l’ensemble des couches.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI -Elle est analogue à la couche RR du GSM (mais couvre domaine circuit et domaine paquet). II.1.3. RNC :

Le RNC contrôle et gère les ressources radio en utilisant le protocole RRC (Radio Ressource Control) pour définir les procédures de communication entre mobiles et le réseau. Il s’interface avec le réseau pour les transmissions en mode paquet et en mode circuit. Le RNC est directement relié à un Node B, il gère alors :     

Le contrôle de charge et de congestion des différents Node B ; Le contrôle d’admission et d’allocation des codes CDMA pour les nouveaux liens radio. Le contrôle de puissance en boucle externe et le contrôle du handover. Le séquencement de la transmission de données en mode paquet. La combinaison/distribution des signaux provenant ou allant vers différents nœuds B dans une situation de macro diversité. Il existe deux types de RNC :

Le Serving RNC : « RNC de service » qui sert de passerelle vers le réseau et gère les connexions radios avec le mobile et sert de point de rattachement au Core Network via l’interface Iu (voir la figure suivante). Il contrôle et exécute le handover. Le Drift RNC : « RNC de Déport » qui a pour fonction principale le routage des données. Sur ordre du Serving RNC, il gère les ressources radios des stations de base qui dépendent de lui. Il effectue aussi la recombinaison des liens lorsque, du fait de la macro-diversité, plusieurs liens radios sont établis avec des stations de base qui lui sont attachées. Et enfin, il “route” les données utilisateurs vers le Serving RNC dans le sens montant et vers ses stations de base dans le sens descendant.

Figure 10:Serving et Drift RNC

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI II.2. La technique d’accès WCDMA Dans les différents forums de normalisation, la technique WCDMA s'est révélée être celle qui a été adaptée le plus largement pour l'UMTS. Afin de comprendre les concepts du WCDMA, il est important de comprendre la technique du CDMA. Le CDMA (Code Division Multiple Access) est une technique d'accès multiple grâce à laquelle plusieurs utilisateurs peuvent communiquer en même temps en exploitant la même bande de fréquences. La distinction entre chaque utilisateur se fait par codes connus exclusivement de l'émetteur et du récepteur. C'est ce mode, plus précisément le WCDMA qui est retenu pour le réseau d'accès radio de l'UMTS. Il est dit "à large bande" avec une largeur de bande de 5 MHz. Le signal passe du débit donnée Dd au débit chips Dc et voit ainsi son spectre élargi dans la mesure où on utilise une séquence proche de l'aléatoire. Cette dernière est utilisée de manière périodique. Le rapport L = Dc /Dd peut être interprété comme un facteur ou un gain d'étalement (figure suivante).

Figure 11: L'étalement de spectre

En réception, pour récupérer l'information, le récepteur doit effectuer la même opération : il génère la même séquence d'étalement et la multiplie par signal reçu. Les données codées par cette séquence sont restaurées. Les avantages du WCDMA sont :

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- Un gain de traitement plus élevé. En effet, en élargissant la bande, le signal est moins sensible aux interférences. Cela permet aussi d'accroître le nombre d'utilisateurs présents dans une cellule. - Hauts débits (allant jusqu’à 2 Mbit/s). - Débit variable (bande passante à la demande). - Coexistence des systèmes 2G et 3G. - Coexistence des modes FDD et TDD.

II.3. Codes utilisés dans l’UTRAN Les données dans l’UTRAN subissent deux codages avant d’être transmises. On trouve le code de canalisation et le code d’embrouillage.

Figure 12:Mécanisme de scrambling

Codes de canalisation : (Channelization Codes) Les codes de longueurs variables aussi appelés, codes de canalisation sont utilisés pour réaliser l’étalement de spectre. Chaque utilisateur possède un code, il est donc nécessaire de n’avoir aucune interférence entre ceux-ci. Pour cela, nous utilisons ces codes qui sont orthogonaux afin de modifier le facteur d’étalement et de conserver l’orthogonalité des différents codes d’étalement. Ces codes sont définis par un arbre OVSF où chaque nœud possède 2 fils. Les codes des 2 fils sont issus du code de leur père commun, c'est-à-dire que leur code est composé par le code du père et de son complémentaire. L’arbre des codes OVSF ainsi créé peut être représenté sous la forme de la matrice de Hadamard. L’arbre ci-dessous, nous montre la relation entre le facteur d’étalement et le nombre de codes disponibles pour un étalement donné. Le facteur d’étalement SF détermine la longueur du code. Dans un tel arbre, il n’est possible d’utiliser tous les codes OVSF simultanément. Pour une branche, les codes ont une relation entre eux, ce qui empêche l’utilisation d’autres codes lorsque l’un d’entre eux est utilisé.

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Figure 13: Utilisation des codes OVSF

Les codes OVSF sont utilisés pour les transmissions synchronisées, (les liaisons descendantes), puisqu’il y a une seule source (le NodeB). Les codes OVSF distinguent les différents mobiles dans une même cellule. Codes d’embrouillage (Scrambling Codes) : Les codes d’embrouillages sont des séquences de GOLD complexes. Ils interviennent après la phase de spreading et sont utilisés pour séparer MS ou BS les uns des autres. A chaque scrambling code est associé la totalité d’un arbre OVSF. Il s’agit de multiplier le signal étalé chip à chip par une séquence de scrambling. Pour la voie descendante Les signaux venant du NodeB vers les mobiles présents dans sa cellule, sont des signaux synchronisés venant de la même source (NodeB). Donc chaque mobile se doit attribuer un code d’étalement OVSF. Le réseau utilise tous les codes d’étalement possibles, et chaque cellule utilise un code d’embrouillage particulier, ce qui permet de différencier les cellules entre elles. Pour la voie montante Les différents signaux venant des UE vers le NodeB sont des signaux non synchronisés et ils peuvent être séparés par des codes d’embrouillage, puisque ces derniers présentent bonnes propriétés d’inter corrélation même en cas des sources non synchronisées. Chaque mobile se voit allouer un code d’embrouillage différent parmi les codes disponibles. Et on voie descendante on sépare les canaux d’un même utilisateur par des codes OVSF.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI II.4. Canaux de l’UTRAN En termes de couches protocolaires, l’interface radio WCDMA comporte 3 types de canaux : les canaux logiques, les canaux de transport et les canaux physiques. Les canaux logiques sont définis de façon à répondre à la question : quel type d’information sera transmis. Les canaux de transport décrivent comment et avec quelles caractéristiques les données seront transmises sur l’interface radio. Les canaux physiques quant à eux fournissent les ressources réelles de transmission. II.4.1. Canaux logique

Les canaux logiques correspondent aux différents types d’informations véhiculés par les protocoles radio de l’UTRAN. Ce sont en fait les canaux offerts aux couches utilisatrices de niveau 2 de l’interface radio, entre les couches de protocole MAC et RRC. Ils sont répartis en deux groupes :  Les canaux logiques de contrôle : utilisés pour transférer les informations du plan de contrôle. Ce type de canaux est divisé en deux parties :  

Les canaux communs : Ce sont les canaux qui relient un point à plusieurs autres points Les canaux dédiés : Ce sont les canaux qui relient un point à un autre

 Les canaux logiques de trafic : Ce sont des canaux utilisés pour le transfert d’information usager. Il y a deux canaux logiques de trafic :  

Les canaux communs : Connexion point à multipoints. Les canaux dédiés : Connexion point à point. II.4.2. Canaux de transport

Un canal de transport est un service offert par la couche physique à la couche MAC pour le transfert d’informations. Ils n’existent pas en GSM et GPRS. Ces canaux sont classés en trois catégories :   

Les canaux communs : Ce sont des canaux point à multipoint unidirectionnels utilisés pour le transfert d’informations d’un ou de plusieurs UE. Les canaux dédiés : Ce sont des canaux point à point dédiés à un seul UE (notamment le DCH). Ce type de canal existe dans les deux sens de la liaison et transporte des données. Les canaux partagés : Il en existe un seul qui est le DSCH, utilisé uniquement sur la voie descendante en association avec un ou plusieurs canaux dédiés. Il est partagé par différents utilisateurs et transporte des données de contrôle ou de trafic.

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II.4.3. Canaux physiques Ils sont caractérisés par les codes de canalisations et d’embrouillage, et une paire de porteuses. Nous commencerons par les canaux dédiés de la voie montante et ceux de la voie descendante. Puis, nous verrons les canaux communs. 

Canaux physiques dédiés de la voie montante

-Le canal physique dédié aux données DPDCH (Dedicated Physical Data CHannel) : Il achemine les informations du canal de transport DCH. -Le canal physique dédié de contrôle DPCCH (Dedicated Physical Control CHannel) :il véhicule les informations de contrôle ou de signalisation générée par la couche physique. Dans une même liaison radio, il peut y avoir zéro, un ou plusieurs DPDCH et toujours un seul et unique DPCCH. 

Canaux physiques dédiés de la voie descendante

À la différence de la voix montante, il existe un seul type de canal physique dédié dans la voie descendante appelé DPCH (Dedicated Physical CHannel). Il achemine l’information du canal de transport DCH, cette information qui peut être du trafic de données ou de contrôle généré par les couches supérieures. Il transporte également de l’information de contrôle engendrée par la couche physique elle-même et, de ce fait, il peut être considéré comme le multiplexage temporel d’un canal physique de données dédié (DPDCH) et d’un canal physique de contrôle dédié (DPCCH). Chaque DPCH possède un code de canalisation différent. Par contre, le même code d’embrouillage est appliqué à tous les DPCH impliqués. 

Canaux physiques communs

Dans le cadre de mon étude, je vais citer uniquement trois canaux physiques communs sur la voie descendante : -Le PDSCH (Physical Downlink Shared CHannel) : supporte le DSCH lors de l’envoi de trafic de données à haut débit vers un ou plusieurs équipements usagers situés dans une même cellule. Plusieurs utilisateurs peuvent se partager ce canal à des moments différents. Ceci est particulièrement précieux pour l’UTRAN dans des situations où les codes de canalisation dont dispose la cellule se font rares. -Le CPICH (Common Pilot CHannel) : Le CPICH peut être considéré comme un canal « balise » dont les terminaux mobiles se servent, entre autres, pour estimer la qualité du canal de propagation. La précision de cette estimation permet d’améliorer les performances des techniques de détection mises en place à la réception, pour récupérer l’information

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI binaire transmise par le biais des canaux physiques dédiés et communs de la voie descendante. -Le SCH (Synchronization CHannel) : Il permet aux stations mobiles de se synchroniser avec le réseau et de récupérer le code d’embrouillage spécifique à la cellule courante. Il ne transporte pas d’informations des couches supérieures et il n’est associé à aucun canal de transport.

III. Handover en UMTS Le Handover joue un rôle fondamental dans les réseaux WCDMA et surtout pour le RNO, il permet de mettre en œuvre une couverture sans faille et d'améliorer la qualité de la communication. Le processus consiste à ce qu'un terminal mobile maintienne la communication en cours, lors de son déplacement quand il est amené à changer de cellule. Le réseau doit veiller à assurer le plus efficacement le passage entre l’ancienne cellule et la nouvelle. En UMTS, le Handover contient le soft Handover et le hard Handover. Le soft Handover se divise en soft et softer Handover et le hard Handover se divise à son tour en intra-fréquence, interfréquence Handover et Inter-RAT Handover.

III.1 Soft/Softer Handover Contrairement aux systèmes 2G GSM où le passage d’une cellule vers une autre occasionne une coupure brutale de la communication entre le mobile et le réseau connu sous le nom « drop before make », les systèmes 3G UMTS permettent à un mobile de maintenir le lien radio avec au moins une cellule avant de rompre la connexion courante « make-before-drop ». Pour ce faire, deux types de handovers existent : Soft Handover et Softer Hanodver. Durant le soft Handover, le terminal mobile se trouve dans la zone de couverture commune à deux Node B. Les communications entre le terminal mobile et les Node B utilisent simultanément deux canaux radio, un pour chaque Node B. Dans ce cas les signaux reçus par les Node B sont routés et combinés au niveau du RNC. Cela permet au RNC de sélectionner la meilleure trame reçue. Cette procédure permet de diminuer le taux d'échec du Handover aux bords des cellules puisque elle se fait sans interruption de la communication et améliore significativement la qualité de signal. Le softer Handover est la situation dans laquelle une seule station de base reçoit les signaux d'un seul utilisateur à partir de deux secteurs qu'ils desservent. Les communications avec le Node B empruntent simultanément deux canaux radio, un pour chaque secteur.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Les signaux provenant du terminal sont reçus par les deux secteurs du Node B et routés vers le même récepteur de Rake. Les signaux sont ainsi combinés au niveau du Node B.

Figure 14:Mécanisme du softer/soft Handover dans l’UMTS

A ces deux types de handover, il faut ajouter le hard handover.

III.2. Hard handover : Le hard Handover se produit lorsque l'UE libère la liaison radio d'origine, puis met en place une nouvelle, ce qui cause une interruption temporaire de communication.

Figure 15:Le Mécanisme du hard Handover dans l’UMTS

Le hard Handover est subdivisé en intra-fréquence Handover, inter-fréquence et inter-système Handover. III.2.1 Hard handover intra-fréquences

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Pendant le transfert, UE ne dispose que d’une liaison radio avec une cellule. Il faut éteindre la liaison radio avec la cellule d'origine, puis configurer une autre avec la cellule cible. La fréquence de la cellule source et la cellule cible sont identiques. III.2.2 Hard handover inter-fréquences : Ce type de handover arrive lors du passage d’une fréquence F1 a une autre fréquence F2 dans le même système WCDMA. Si la fréquence de la cellule d'origine et cible sont différentes, le soft handover n'est pas possible. Dans un système WCDMA FDD, l'UE envoie et reçoit des signaux en permanence dans les canaux de liaison montante et de liaison descendante. Si l'UE a besoin dans ce cas de mesurer la force de signal pilote d'une cellule WCDMA ou GSM, et il a seulement un récepteur mono-fréquence, l'équipement d'utilisateur doit utiliser la technique du mode compressé. III.2.3 Hard handover inter-Système:

C’est le passage d’une technologie à une autre (WCDMA/ GSM 900/1800). Un nouveau canal est attribué dans un autre réseau mobile que celui qui est chargé de la MS.

IV. Contrôle de puissance

Le contrôle de puissance est la plus importante technique utilisée pour les systèmes WCDMA connus par leurs sensibilités aux interférences. En UMTS, on trouve deux types de contrôle de puissance qui fonctionnent en parallèle. Le premier type est le contrôle de puissance en boucle ouverte qui est appliqué lors de l’accès initial au réseau. Le deuxième dit en boucle fermée qui permet d’ajuster la puissance de façon dynamique et rapide tout au long de la connexion.

IV.1 Contrôle de puissance en boucle ouverte (Open Loop Power Control) : Le contrôle de puissance Open-Loop est utilisé en lien montant pour les canaux DPCCH et PRACH et en lien descendant pour les canaux DPCDH. L’UE estime l’affaiblissement de parcours en mesurant les signaux du canal en Donwlink, puis calcule la puissance d'émission du canal en Uplink.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI L’UE continue à envoyer des préambules au RNC jusqu’à réception d’un AICH (accusé de réception) avec indication positive. Et à chaque fois l’UE augmente la puissance du préambule.

Figure 16: Controle de puissance en boucle ouverte via PRACH

VI.2 Contrôle de puissance en boucle fermée (Closed Loop Power Control) : Le contrôle de puissance en boucle fermé est subdivisé en deux classes, interne et externe. VI.2.1 contrôle de puissance en boucle interne :

Ce mécanisme est appliqué sur les canaux dédiés DPCCH et DPDCH En Uplink :

Figure 17: Le mécanisme du contrôle de puissance en boucle interne en Uplink

Le NodeB mesure le SIR et le compare avec le SIRtar si :

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI  

SIRmea>SIRtar : il génère TPC=0 SIRmea BLERtar =>augmenter le SIRtarg Si BLERmeas< BLERtar =>diminuer le SIR targ

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Il est appliqué seulement sur les canaux dédiés pour le lien montant seulement.

Figure 19:Le mécanisme du contrôle de puissance en boucle externe

Conclusion :

On a vu dans ce chapitre des généralités de l’UMTS, à dire : son objectif, son architecture, la technique d’accès et les canaux qu’il utilise, le handover et le contrôle de puissance. Cela constitue la base de toute étude de la technologie 3G. Ce n’est qu’après cette étape qu’on pourrait définir les problèmes rencontrés en 3G et le processus de l’optimisation de cette dernière. C’est le sujet du chapitre qui suit.

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Chapitre 3 : Le Processus d’Optimisation

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Introduction : Dans ce chapitre je vais étudier le processus d’optimisation, je détaillerai par la suite les deux méthodes utilisées pour la collecte des données que ça soit les statistiques (KPIs) ou les Drives-Test.

I. Le processus d’optimisation L’optimisation des réseaux mobiles constitue un enjeu important pour les opérateurs car elle leur permet à la fois de minimiser les coûts et de garantir une qualité de service optimale pour satisfaire le besoin des clients. L’optimisation est effectuée une fois les sites sont bien installés et opérationnels ou bien 80% du nombre total des sites dans un cluster sont construits. Elle se base sur plusieurs étapes comme montre le schéma suivant :

Figure 20: schéma d’optimisation

La 1ère phase a comme but de collecter les données. Cette collecte regroupe les informations récupérées à partir de l’OMC-R (Operation and Maintenance Center –Radio), les statistiques concernant le trafic et les données de couverture et de qualité à partir des Drive-Tests. La 2ème phase du processus consiste à analyser les données pour détecter et localiser les problèmes de couverture, pilot pollution et ceux du Handover.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI La 3ème phase permet de superviser et d’analyser les performances à travers les statistiques pour définir les zones et les sites sur lesquelles l’optimisation sera effectuée. La dernière phase consiste à proposer des actions à entreprendre afin d’améliorer les performances concernant la modification des paramètres tel que le tilt, la hauteur et l’azimut des équipements. Si les résultats sont satisfaisants, un rapport est rédigé sinon la procédure doit être répéter pour trouver d’autres solutions. Le choix de la méthode utilisée pour la collecte de données comprend deux types : le Drive-Tests et les indicateurs clefs de performance.

I.1. Drive-Test Le Drive-Test est une partie essentielle du processus d’optimisation, c’est la meilleure manière pour localiser et analyser un problème géographiquement. Il consiste à effectuer des tests sur les performances en parcourant les rues avec une voiture, pour prendre des mesures. Il nécessite : Un mobile à trace : ou plusieurs, chacun est utilisé pour faire les mesures pour un test spécifique afin de ne faire le parcours qu’une seule fois. Un récepteur GPS : déterminer la position géographique pour chaque point de mesure. Un ordinateur portable : doté d’un outil spécial (GENEX Probe) pour l’acquisition et le traitement des données récupérées. Les données sont alors enregistrées par le software avec un format précis sur un fichier appelé « Log File » et transmit à l’ingénieur radio pour faire l’analyse sur un autre GENEX Assistant.

Figure 21: chaîne de mesure

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Selon l’information qu’on souhaite exploiter lors de l’optimisation on distingue entre deux types de drive test à effectuer. Le Single Site Verification (SSV) et le Cluster drive test. Les tests qu’on peut faire en général sont : 

Pour la voix :

Appel short call : il s’agit des appels courts programmés à l’aide de script. Le but est de tester les problèmes liés à l’établissement des appels. Appel long call : le mode du réseau est automatique. On mesure le niveau de signal RSCP (Received Signal Code Power) et la qualité du signal à l’aide du paramètre Ec/Io (Rapport Signal sur Interférence). Ces appels longs vérifient aussi les problèmes liés au handover inter-RAT. 

Pour les données :

Donwload : permet de tester le CQI (channel quality indicator :permet de donner la qualité du canal ) et le débit Upload : permet de tester le débit Ping : On se positionne devant a une distance de 100 m. Le logiciel sera configuré pour l’IP Pinging et des sessions FTP d’une durée de 15 minutes (10 minutes pour le lien montant et 5 minutes pour le lien descendant) pour valider le débit. Access : On se positionne devant a une distance de 100 m. Cela concerne le PDP. Ensuite on choisit les tests à faire selon les besoins. a) Single Site Verification Le test SSV est une partie de l’optimisation WCDMA qui vise à s’assurer que les fonctions de base d’un site sont normales, telles que l’établissement et la qualité des appels, le handover…etc. Cette démarche consiste à exécuter un certain nombre de tests qui peuvent montrer des défaillances au niveau de l’installation. Pour atteindre ces objectifs, ces tests sont réalisés en premier temps pour chaque secteur de la station de base. En se positionnant devant chaque secteur d’une distance qui ne doit pas dépasser les 100 mètres. Ces tests comportent l’accessibilité des appels voix, des appels vidéo et test du débit HSDPA. Dans un deuxième temps on effectue des tours autour du site dans un rayon de 100 mètres approximativement pour évaluer l’opération de handover. Ces tours sont de nombre de quatre, un en mode idle, deux autre pour les appels voix et vidéo et un tour en téléchargement FTP.

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Le SSV concerne les tests suivants : Static Test : on teste le CS à l’aide du SC, et le PS à l’aide du DL, UL, ping, access. Move Test : on teste le CS à l’aide du SC et du LC, et le PS à l’aide du DL, UL. b) Cluster drive test A la différence du test SSV qui vise à évaluer les performances relatives à chaque site indépendamment des autres, le cluster drive test sert à optimiser les performances d’un cluster donné afin d’atteindre les seuils d’acceptation déjà fixés. La zone concernée par l’optimisation est subdivisée à des domaines séparés appelés clusters. Le drive test consiste à parcourir les rues de chacun de ses clusters en enregistrant les informations requises. Cela inclut :   

Optimisation de couverture et de capacité. Interférence et Pilot-Pollution entre les cellules. Les problèmes de mobilité.

Il faut noter que les outils utilisé lors de ces drives tests sont les même que pour les tests SSV. Cependant le cluster drive test concerne les tests suivants : LC, SC, MOS (reflète la qualité de la voix) DL , UL Les éléments suivants doivent être pris en considération durant le drive test :      

Les chemins de test doivent être à l’intérieur de la couverture, Éviter la répétition du même trajet, Parcourir le plus possible à travers les routes présentant des obstacles, Rouler sur toute la région spécifiée, Parcourir la région dans la même journée, Essayer de tester avec la même vitesse (30 à 50km/h).

I.2. Les indicateurs clés de performances Les indicateurs clés de performances (Key Performance Indicators, KPIs) permettent de réaliser le suivi du réseau WCDMA et évaluer les performances, peuvent être utilisés pour identifier les sites qui doivent bénéficier d’une optimisation ou une amélioration de la capacité. Les indicateurs clés de performance peuvent être définis comme ensemble de résultats qui mesurent les performances durant les heures chargées ou les heures normales sur le réseau entier. En utilisant un outil spécifique, ces derniers sont extraits dans des rapports de format prédéfinis. Ces rapports sont adressés aux groupes cibles spécifiques qui peuvent les employer pour différents buts.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI I.2.1 RSCP

Figure 22: Le RSCP

Le RSCP (The received signal code power) c’est le niveau de puissance du canal pilot de la cellule reçu. C’est le premier paramètre qui doit être analysé lors de l’optimisation RF 3G est le RSCP. Il permet de connaitre les zones qui souffrent de mauvaise couverture. I.2.2 UE Tx power : La puissance totale du UE transmise sur un support mesurée dans un intervalle de temps. I.2.3 Ec/I0 toute technologie utilise le rapport signal-interférence. Par exemple, dans le GSM, on utilise C/I. En rouge, on a un émetteur à bande étroite avec des données ou de la voix modulées. Ce signal est étalé et transmis. il se propage à travers le milieu (air). Dans le récepteur, le signal est désétalé - en utilisant la même séquence qui a été étalée - et donc la récupération du signal à bande étroite de base.

Figure 23: Les rapport Ec/Io et Eb/No d'un signal

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Nous avons Ec/Io dans l'air, qui se propage à travers le spectre: nous avons une valeur négative pour le rapport du bruit total sur l'énergie (l'énergie est inférieure à l'interférence totale). Elle est mesurée à l'entrée du récepteur (NodeB, UE, etc). En ce qui concerne Eb/No, il est dans la bande de base après repliement et décodé pour un seul utilisateur - alors nous avons un montant positif de l'énergie sur le bruit total. Elle est mesurée à la sortie du récepteur (NodeB, UE, etc). Une valeur Ec / Io ~ - 10 dB est une valeur raisonnable. I.2.4 BLER Le taux d'erreur bloc (BLER) est défini par le rapport entre le nombre de blocs erronés reçus et le nombre total de blocs envoyés. C’est une analyse d'erreurs de transmission sur l'interface radio. BLER est mesuré séparément sur la liaison montante et la liaison descendante, qui est obligatoire, parce que dans UTRAN les données de la liaison montante et la liaison descendante en mode FDD sont transmises en utilisant des bandes de fréquences différentes. La mesure peut être rendu compte périodiquement ou si le seuil prédéfini d'erreurs CRC sur les chaînes de transport de liaison descendante est dépassé I.2.5 CALL DROP RATE Ce paramètre nous informe sur les coupures d’appel. Il peut être calculé sur la base des cellules différentes et RNC pour les différents services 

RNC formule :

Service _ CDR 

ServiceRABAbnormal Re lease 100% ServiceRABSetupSuccess

Équation 1: Calcul du Call Drop Rate dans le RNC

Ce KPI peut être utilisé pour évaluer le rapport de la coupure de l'appel de services différents dans un RNC. 

CELL formule :

Service _ CDR 

ServiceRABAbnormal Re lease 100% ServiceRABRe lease

Équation 2: Calcul du Call Drop Rate dans la cellule

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI

Ce KPI peut être utilisé pour évaluer le rapport de la chute de l'appel de services différents dans une cellule. I.2.6 CQI

Figure 24: La différence entre un haut CQI et un faible CQI

Channel quality information (CQI), informe le scheduler de la BTS sur le débit de donnée que le terminal est capable de recevoir à un moment donné. Comme son nom l'indique, il s'agit d'un indicateur portant l'information sur la façon avec laquelle le canal de communication est de bon/mauvais qualité. C’est pour HSDPA.

I.3. Caractéristiques d’une antenne Une antenne est caractérisée par quelques paramètres qui participe au bon ou mauvais fonctionnement de cette antenne. Ce sont ces paramètres que peuvent manipuler les ingénieurs radio afin d’optimiser le rayonnement de l’antenne, on trouve par exemple :  



L'azimut de l'antenne : c’est la direction dans laquelle l'antenne émet la majeure partie de sa puissance. Dans ce cadre, 0° correspond au nord, 90° à l'est, 180° au sud, etc. L'angle d'ouverture vertical : c’est l'angle dans le plan vertical dans lequel est émis le plus de puissance. En dehors de celui-ci, la puissance émise diminue rapidement. Le tilt : c’est l'angle par rapport au plan horizontal dans lequel l'antenne émet le plus de puissance. Il peut être constitué d'un tilt mécanique et d'un tilt électrique. Le tilt mécanique est 'visible' parce que l'antenne s'incline physiquement.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Le tilt électronique est propre à l'antenne et n'est pas 'visible'. Lors des calculs, ces différentes données sont prises en compte en vue d'arriver à un tilt global correct. Une valeur négative correspond à un tilt dirigé vers le bas, un tilt positif est dirigé vers le haut.

Figure 25 : réglage du tilt des antennes

Dans les réseaux UMTS, un bon positionnement et un bon paramétrage des antennes permettent d'optimiser le rapport C/I sur l'espace de couverture. Le tilt ou encore l'inclinaison peut être appliqué, dans le but de :   

Enlever la couverture insulaire et diminuer l'interférence. Améliorer la couverture de la région proche, aussi couverture d'intérieur (indoor). Ajuster les frontières cellulaires (pour arranger les zones de Handover). le tilt mécanique permet d'assurer une meilleure gestion des interférences.

II. Les problèmes d’optimisation RF Ces mesures sont importantes pour évaluer la propagation radio et dont l’analyse sert à trouver une solution aux problèmes rencontrés

II.1. Les problèmes de la couverture Le blocage d’appel se produit lorsque les conditions radio sont médiocres, si on veut analyser le problème de couverture on doit vérifier la valeur du CPICH RSCP et Ec|No de la cellule serveuse. La couverture est classée en quatre niveaux. Pour chaque classe, un seuil pour la valeur du RSCP et celle de l’Ec|No est précisé.

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Figure 26: la couverture classée par niveau

Les problèmes qui engendrent les trous de couverture sont : -Cellule over-shooter : Quand une cellule est la cellule serveuse dans une zone éloignée de sa zone de couverture planifiée. -Pilot pollution : Les interférences peuvent être détectées dans les zones où l’on a un bon niveau de signal et une mauvaise qualité. -Mauvaise configuration et positionnement des antennes.

II.2. Les problèmes relatifs au phénomène de «pilot pollution» Le problème de pilot pollution est l’existence de plusieurs pilotes forts(CPICH) et aucun d’eux est assez fort pour le considérer le pilote primaire. La pollution pilote existe si :  

le nombre de pilotes qui ont CPICH_RSCP > -100dB sont plus que quatre. (CPICH_RSCP1st - CPICH_RSCP 4th)< 5dB .

On parle du pilot pollution si l’on a plusieurs cellules (plus de 3) à l’Active set.

Figure 27: Phénomène de Pilot Pollution selon le RSCP

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II.2.1. Analyse des causes et conséquences Parmi les causes on trouve : - Une mauvaise distribution des cellules :En raison de la restriction de l'emplacement et la complexité de l’environnement géographique, la distribution de cellules peut être incorrecte. Cela provoque une faible couverture de certaines zones et la couverture par plusieurs pilotes dans une même zone. - Mauvaise hauteur de l’antenne :Si une NodeB est construite dans une position plus élevée par rapport aux bâtiments voisins, la plupart des régions voisines seront en visibilité directe avec la NodeB. Par conséquent, ses signaux seront largement transmis et atteindrons ces régions. - Mauvaise configuration de tilt :si les tilts des antennes sont mal ajustés, alors il y aura plus d’interférence ce qui cause le pilot pollution. - Mauvais réglage de puissance CPICH : lorsque les NodeB sont densément distribuées dans une région étroite, une augmentation de la puissance de CPICH va élargir la zone de couverture plus que celle planifiée, causant ainsi le phénomène du pilot pollution. - Facteurs ambiants : il s’agit des phénomènes causés par la topologie géographique et la structure des rues, comme la réflexion. Le pilot pollution a un impact sur les performances du réseau. Il provoque les problèmes suivants : Détérioration du rapport Ec/Io : l’existence de plusieurs signaux provoque une augmentation de l’interférence, ce qui diminue le rapport Ec/Io. Ainsi le taux d’erreur BLER augmente ce qui influence sur la qualité du réseau. Coupure d’appel à cause du Handover : l’absence du pilote primaire provoque une suite d’opération du handover dans une courte duré. Cela peut causer des coupures d’appel. II.2.2. Solution des problèmes de pilot pollution Pour résoudre le problème du pilot pollution on peut procéder par : - Ajustement de l’antenne : Cela consiste à un changement des paramètres de directions de l’antenne. Notamment, le tilt et l’azimut. Ceci change la distribution des signaux pilotes dans une région donnée. Si on veut renforcer un pilote d’une antenne par rapport aux autres pour qu’il devienne dominant sur une zone, il suffit d’ajuster son tilt et azimut vers cette zone et ceux des autres antennes vers d’autres directions. Toutefois cette modification est limitée par d’autres contraintes afin de ne pas tomber sur d’autres problèmes de couverture comme l’over-shoot.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI - Réglage de la puissance du CPICH : Puisque le pilot pollution est causé par la couverture en un point par plusieurs antennes, une méthode directe pour résoudre le problème consiste à former un pilote primaire en augmentant sa puissance d’une part et en diminuant la puissance des autres cellules d’autre part. - Utilisation de microcellule : Si l’ajustement de l’antenne et la puissance ne résout pas le problème on peut recourir à l’implémentation de microcellule. L’objectif de cette solution est de couvrir la zone en question par un signal très fort, ainsi les autres signaux causant le pilot pollution deviennent relativement faible par rapport à ce signal.

II.3. Analyse des problèmes de Handover Le Handover 3G-2G est une fonctionnalité importante pour les opérateurs, il peut être une solution pour les problèmes de couverture du réseau 3G et même lors de sa congestion, son optimisation a un impact important sur les KPIs. II.3.1. Causes d’échec du Handover Plusieurs raisons peuvent engendrer l’échec du Handover 3G-2G : -Cellules voisines manquantes : Afin de pouvoir transférer une communication existante entre une cellule 3G et une autre GSM, les cellules 2G proches d’une station de base 3G doivent être identifiées. Pour cela, des «listes de voisinage » sont stockées dans toutes les stations de base avec les informations de voisinage. Elles sont généralement établies par les opérateurs de réseau à l’aide d’outils de planification. En cas d’absence d’importantes cellules dans la liste de voisinage et l’absence d’informations sur les cellules GSM stockées dans le MSC, une coupure de la liaison peut survenir. -Cellules voisines Inter-RAT abondantes : Si beaucoup de cellules voisines sont configurées, l'UE doit consacrer plus de temps pour les mesures Inter-RAT, ce qui retarde l’UE à mesurer les cellules voisines disponibles ainsi s’engendrera un Call Drop. -Ping pong reselection : Dans le mode PS, après que la nouvelle sélection soit déclenchée du réseau 3G au réseau 2G, l'équipement utilisateur accède au réseau 2G et peut retourner au réseau 3G à travers une nouvelle sélection entre le réseau 2G et le réseau 3G. Dans ce cas un Handover fréquent entre 2G et 3G aura lieu et augmente la consommation des ressources ce qui entraine à un échec du Handover 3G-2G.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI II.3.2. Solutions pour l’optimisation du Handover 3G-2G -Optimisation de la liste de voisinage : La solution optimale pour éviter le problème du drop call dû à un manque dans la liste de voisinage consiste à enregistrer toutes les cellules adjacentes dans cette liste mais en raison de la taille limitée des listes, et du fait que les équipements des utilisateurs ne doivent pas être encombrés de tâches de mesure inutiles qui engendre le même problème du Call Drop, on doit optimiser la liste et ne laisser que les cellules dont la distance est inférieur à un certain seuil. -Accélération du Handover : Le retard du Handover a une relation avec le démarrage du « compressed mode» qui est affecté par la configuration de l’événement 2D. On peut régler le problème du retard de déclenchement du compressed mode.

Conclusion Dans ces deux dernières chapitres, j’ai essayé de donner un aperçu général sur la l’optimisation du réseau 3G d’un point de vue théorique. Par la suite, j’essaierai d’illustrer tout ce qu’on a vu précédemment par une étude de cas d’une région géographique de CASABLANCA que je vais présenter dans le prochain chapitre.

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Chapitre 4 : Etude de cas - Optimisation d’un Cluster

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Introduction Après avoir vu dans ce qui précède les techniques de l’optimisation, je vais à présent illustrer son processus par une étude de cas concret élaborée durant mon stage. On a considéré le cas de la ville de Casablanca. Dans ce chapitre je vais faire une étude d’optimisation, en analysant les différents problèmes rencontrés et les moyens pour les détecter et les solutions proposées.

I.

La région étudiée

La région à étudier contient plusieurs sites 3G. J’ai été amenée à traiter les problèmes radio de la région à partir des drives tests effectués. Ensuite, vient l’analyse des données qui permet de trouver les causes des problèmes afin de proposer les solutions. La figure ci-dessous illustre la zone étudiée avec la distribution des stations de base de l’opérateur INWI.

Figure 28: région étudiée

II.

Déroulement du drive Test

Le matériel utilisé lors du drive test est :  Smartphone, Modem, GPS et un ordinateur portable.

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Figure 29: matériel utilisé lors du drive test

On commence par connecter le GPS à l’ordinateur. On configure le téléphone :  Composer *#*#2846579#*#*0. C’est le numéro qui nous permet d’accéder à une interface de configuration cachée.  Choisir Project Menu -> Background Settings -> USB Ports Setting -> Manufacture Mode qui permet au téléphone de se connecter à genex probe. On connecte le téléphone à l’ordinateur. On lance GENEX Probe et on va importer le fichier Excel contenant la base de données. On a obtenu ce fichier à partir de la base de données principale, en gardant les sites qu’on souhaite étudier.

Figure 30: Interface du logiciel GENEX Probe

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Ensuite, on clique sur Outdoor Map pour voir la carte, puis on importe des fichiers « Morocco North Data » permettant de voir plus précisément les chemins dans la carte. Dans « Device Computer », on trouve MS et GPS qui correspondent respectivement au téléphone et au GPS qu’on a connecté à l’ordinateur.

Figure 31: La connexion du GPS et MS à l'ordinateur

Comme c’est cité dans le chapitre précédant, le drive test est de deux types : SSV et test pour Cluster. II.2.1 SSV Pour faire le test d’un seul site, deux étapes s’imposent : test statique effectué en restant devant le site, et un test dynamique effectué en faisant le tour autour du site. II.2.1.1 test statique a) Test d’appel : Dans la fenêtre Device Computer, on va ajouter le téléphone, en mentionnant « MS » comme type et « HUAWEI U9202L » comme modèle. On choisit les port : COM17 pour Modem port et COM19 pour COM port. On remarque en même temps que le GPS est arrêté, sur la fenêtre « Device Configure » aussi que sur le point qui est en rouge.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI On a connecté le téléphone et le GPS à l’ordinateur, on passe à l’établissement du test. On affiche la fenêtre « Serving/Active Set and Neighboring Cells : MS1 ». Le tableau est vide au début, après qu’on clique sur Test Plan Control, on voit sur le tableau les valeurs détectées de 3G pour MS1. Par la suite, on choisit le test qu’on veut faire : Call By Call-Static dans le cas où on est devant un secteur : 25appels de 30S et entre chacun 10S puis le test s’arrête après ou bien Call By Call-Moving dans le cas où on fait un tour. Remarque : les deux points sont verts, c’est-à-dire que les équipements sont connectés avec succès.

Figure 32: étapes du test d'un appel

On voit que « Voice Call » s’est ajouté dans le tableau de la fenêtre « Test Plan Control », puis on va créer le fichier log où seront stockées toutes les informations collectées et qu’on nommera SC SEC3. Ensuite, on voit avec tous les détails que l’appel court a été testé.

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Figure 33: Les détails du test d'appel

b) Test avec GPS et Modem On clique sur add device MS2, on choisit comme type GPS, comme model NMEA, comme COM port 20. On lance la fenêtre du modem, on choisit « wcdma only ». Dans device configure on clique sur connect. Ensuite, on ouvre file zila.

Figure 34: test du Upload et du Download à l'aide de File Zila

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI On va entrer l’adresse IP du serveur (pour les autres opérateurs, ils peuvent charger et télécharger à partir de YouTube par exemple grâce à un modem) puis le nom et le mot de passe qui permettent d’accéder au serveur. On clique sur view>wcdma->hsdpa->hsdpa link statictics, puis on essaye le DL.

Figure 35: Détails du test du Download

si le CQI =26 alors qu’il doit être 27 c’est qu’on devrait essayer de chercher une meilleure position. Après on crée le fichier log pour enregistrer tout changement de chaque seconde, le test et le téléchargement continuent. On fait de meme pour le upload. c) Access test Ce test se fait par un script automatique. On procède comme avant en choisissant cette fois ci Access.

Figure 36: Test du Access

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Ensuite on crée le log file pour l’access. On peut voir tous les détails du test.

Figure 37: Détails du test du Access

d)Test du ping On procède comme avant en choisissant cette fois ci Ping.

Figure 38: Test du Ping

On voit que le HSDPA change, on cree le fichier log pour le ping.

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Figure 39: Changement du HSDPA lors du test du Ping

Maintenant qu’on a fini les tests concernant le SSV, on passe au maping. Sur outdoor map on clique su layer control puis on importe Main Roads Route et obtient la route qui est tracée en rouge et que le GPS va suivre pour faire le test du cluster.

Figure 40: Chemin du test du cluster après le maping

II.2.1.2 test dynamique Les test effectués à ce stade sont : SC, LC, DL, UL. II.2.2 Cluster Les test effectués à ce stade sont : SC, LC, DL, UL, MOS. Après le Drive test on génère des fichiers log qu’on analysera dans le département RNO/RNP de Huawei.

III.

Analyse des paramètres au sein de Huawei III.1. Genex Assistant

On lance GENEX Assistant. On commence par créer un projet. On importe la base de donnée. Par la suite elle s’affiche, on l’applique à la NodeB en cliquant sur « Apply The BTS Config ».

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Après on passe à « log file Manager », on clique sur Add Log file afin d’importer les fichiers logs. On passe maintenant à « Analysis Group Manager » et on clique sur « Add ». On commence à renommer les fichiers. On sélectionne par exemple ‘ACCESS_S1.gen’ et on le renomme ‘S1_ACCESS’. On fait de même pour le reste des fichiers. Par la suite, on fait un clic droit sur Analysis Group puis Run Analysis ou bien on utilise la touche F pour exécuter « Run ». On attend quelques minutes pour que l’exécution finisse. On commence maintenant la recherche des valeurs des paramètres dont on aura besoin pour établir l’étude.

Figure 41: interface du logiciel GENEX Assistant

III.2. Les paramètres analysés par l’équipe RNO La Figure précédente montre la distribution du SC suivant la meilleure cellule de l’actif set. 3.2.1 Le RSCP : Le premier paramètre qui doit être analysé lors de l’optimisation RF est le RSCP.

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Figure 42: L'état du RSCP dans la région étudiée

La Figure montre la distribution RSCP du signal de la meilleure cellule servante dans l’actif set. On remarque dans cette figure que le niveau du signal est pratiquement acceptable sauf dans certains tronçons du parcours dont on présentera l’analyse plus tard dans cette section. Il est d’une moyenne égale à : -74.12 III.2.2 Le rapport Ec/Io : Le deuxième paramètre qu’on analyse est l’indice de qualité Ec/Io.

Figure 43: L'état du rapport Ec/Io dans la région étudiée

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI La figure montre la distribution de ce paramètre suivant la meilleure cellule de l’actif set. On remarque que cette valeur est acceptable pour cette région sauf dans certains tronçons du parcours dont on présentera l’analyse plus tard dans cette section. Il est d’une moyenne =-5.41 III.2.3 Le UE Tx Power : Le 3ème Paramètre est la distribution de Tx Power.

Figure 44: L'état du Tx Power dans la région étudiée

On voit que la puissance est coupée dans une partie de la zone étudiée. il est d’une moyenne =-21.83 III.2.4 Le BLER :

Figure 45: L'état du BLER dans la région étudiée

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI On voit que le BLER prend des valeurs non tolérables. Il est d’une moyenne =0.55 %

III.3. Comparaison : KPIs trouvés et valeurs seuils de l’opérateur Dans cette section de mon étude, j’ai identifié la non-conformité entre les valeurs statistiques tirés de l’analyse des KPI sous GENEX ASSISSTANT et les valeurs seuils fixées par l’opérateur INWI. Metric Name RSCP UE Tx Power Ec/Io BLER

Threshold of Requirement > -70dBm < -20dBm > -5 dB < 1%

Value -74.12 -21.83 -5.34 0.55%

Scope of Requirement Average over all data samples Average over all data samples Average over all data samples Average over all data samples

Tableau 2: Comparaison entre les valeurs des KPI collectées et celles fournies par INWI

La non-conformité de ses statistiques avec les valeurs des KPI exigées par l’opérateur implique qu’il faut faire une analyse des problèmes rencontrés afin de proposer des actions d’optimisation sur le réseau. L’objectif étant d’atteindre les valeurs souhaitées des KPIs, nous allons voir dans le paragraphe suivant l’analyse de quelques problèmes détectés ainsi que les solutions proposées.

III.4. Analyse des problèmes et solutions proposées III.4.1. Problèmes de couverture L’analyse de la couverture permet d’identifier les lieux de faible couverture en termes de RSCP. D’après la figure, nous avons une zone entourée en rouge qui souffre d’une mauvaise couverture d’après la valeur RSCP correspondante et qui nécessite une analyse et proposition des solutions.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI

Figure 46: Analyse 1 de la région étudiée

Analyse1 : Cette zone souffre d’une faible couverture à cause du site entouré en bleu qui est éteint. Action1 : Le site présente des alarmes qui affectent le système. On ne peut pas activer ce site qu’à l’aide de l’équipe OMC.

Figure 47: Analyse 2 de la région étudiée

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Analyse2 : Cette zone souffre d’une mauvaise couverture due aux faibles valeurs de RSCP et Ec/Io à cause de la mauvaise configuration des tilts du site qui la sert. Action2 : Pour Avoir une bonne qualité de signal et un bon RSCP, il faut tilter les antennes (augmenter le champs magnétique) des trois sites CAS-1012_U, CAS1127_U, CAS-1327_U.

Tableau 3: Valeurs des tils avant et après intervention

On a opté pour l’action 2 vu qu’on ignorer la cause pour laquelle le site CAS1540_U est éteint et qu’il fallait attendre l’intervention de l’équipe OMC. III.4.2. Problèmes de coupure d’appel (Call DROP) Lors du Drive Test, on évalue le DROP dans le cadre des appels long (LC : long call). on a un seul drop

Figure 48: Problème d'un seul Call Drop dans la région étudiée

Analyse3 : Ce Drop est dû au retard du Handover entre les deux sites CAS1150_U et CAS-1166_U.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI

Figure 49: Bonne couverture

Dans ce point, la communication entre le UE et le RNC est continue, on voit des UL et des DL. Cela est dû à une bonne couverture, le RSCP=-90.10

Figure 50: Mauvaise couverture

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Dans ce point, on ne voit plus de DL à cause de la mauvaise couverture. Le UE envoie des messages »measurement report » ainsi que des évènements « event 1A » Le rscp est bon pour CAS-1166_U-1, le UR pourrait faire un handover mais il ne reçoit pas de réponses du RNC

Figure 51: Call drop

C’est dans ce point où le Drop Call a lieu.

Figure 52: Réponse du RNC après le Call Drop

Ce n’est qu’après le drop que le RNC répond, et on voit que le UE est maintenant couvert par CAS-1166_U-2

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Action3 : Changement du paramètre CIO pour accélérer le Soft-Handover entre les deux sites précédents. On peut aussi opter pour l’action2 vue précédemment pour améliorer la couverture et puis la communication entre UE et RNC.

IV. Comparaison entre le « Before » et l’ « After » Après avoir fait les actions sur la région de CASABLANCA, Nous avons refait le Drive test avec les nouveaux reconfigurations des sites. Dans cette partie nous allons se limiter sur u e comparaison entre avant et après les actions. a) Couverture par niveau RSCP : Avant

Figure 53: Valeurs du RSCP avant optimisation

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI

Figure 54: état du RSCP avant optimisation

Après :

Figure 55: Valeurs du RSCP après optimisation

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Après :

Figure 56: état du RSCP après optimisation

Dans la figure 62 32.27% des valeurs de RSCP (Before Actions) est supérieur à 70 dbm. Après les actions que nous avons proposé à l’opérateur INWI pour améliorer la couverture 37.47% des valeurs de RSCP (After Actions) est devenue supérieur à -70 dbm. b) Pour le SC Avant :

Figure 57: SC avant optimisation

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI

Après :

Figure 58: SC après optimisation

On voit qu’après optimisation les secteurs des sites, au niveau desquels on a effectués les changements, couvrent une distance plus longue. c) Pour le rapport Ec/Io Avant :

Figure 59: état du rapport Ec/Io avant optimisation

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI

Après :

Figure 60: état du rapport Ec/Io après optimisation

On remarque que la graveté du rapport Ec/Io a diminué après l’optimisation. d) Pour le UE Tx Power : Avant :

Figure 61: état du Tx Power avant optimisation

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI

Après :

Figure 62:état du Tx Power après optimisation

De même pour la puissance Tx, elle s’est améliorée après optimisation. e) Pour le BLER Avant :

Figure 63: état du BLER avant optimisation

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Après :

Figure 64:état du BLER après optimisation

Avant optimisation, le BLER prenait des valeurs critiques. Après, il respecte les seuils posés. f) Pour le Call Dropped : Avant

Après

Figure 65 : les évènements du call avant et après optimisation

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Avant :

Figure 66: Call drop avant optimisation

Après

Figure 67: Plus de call drop après optimisation

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI Avant l’optimisation, on a avait parmi les évènements du CALL l’évènement « WCDMACallDropped » (figure 77) puis dans la fenêtre DrillDown Map on voyait les points rouges qui reflétait le problèmes de coupure d’appel(figure 78). Après optimisation on a plus d’évènement « WCDMACallDropped » signalé ni de points rouges(figure 79). La zone ne souffre plus donc de coupure d’appel, on remarque aussi que les nouvelles valeurs du Ec/Io et du RSCP sont à la norme (figure 79) Le tableau suivant résume les différences constatées entre les valeurs des KPI avant et après optimisation.

Tableau 4: valeurs des KPI avant et après optimisation

Conclusion : Dans ce chapitre, j’ai présenté un cas pratique d’optimisation en traitant les problèmes rencontrés sur le réseau 3G de l’opérateur. Cela m’a permis d’appliquer les notions théoriques essentielles. En effet, un suivi journalier du réseau est mis en place à l’aide de l’analyse des drives tests récents qui sont mis au service de l´ingénieur de Huawei .Ils peuvent aboutir à des solutions qui apporteront une amélioration aux performances du réseau. Pour vérifier l´état du réseau, on se base sur les indicateurs de performances, ainsi après l´implantation des nouvelles actions, ils peuvent avoir un effet négatif sur le réseau .Dans ce cas, on est obligé ou de revenir á l´état initial ou de proposer des actions correctives.

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Optimisation de la 3G pour INWI en se basant sur les KPI

Conclusion et perspectives Lors de mon stage au sein de l´entreprise Huawei, il m’ a été proposé de réaliser un projet technique qui s´adapte au domaine d’expertise du département "Radio Network Planning & Optimization». Et pour cela il fallait commencer par approfondir nos connaissances sur le sujet grâce aux différentes documentations qui m’ont été proposés. D´autre part, j’ai essayé de m’initier avec les différents logiciels comme « GENEX Probe » et « GENEX Assistant » qui sont présenté comme étant des outils nécessaires pour détecter les différents problèmes du réseau 3G. Ils facilitent aussi l’analyse en donnant la possibilité aux ingénieurs d´optimisation de mettre en œuvre des propositions et puis de vérifier grâce aux indicateurs de performances s’ils ont eu un effet positif sur le réseau. De ce fait, après avoir cumulé les notions théoriques, il fallait les compléter par une étude pratique. Ainsi j’ai adhéré au projet 3G INWI qui vise optimiser une zone de CASABLANCA, cela m’a a permis dans un premier lieu de réaliser les différents tests nécessaires à la collecte des données dont nous aurons besoin et puis grâce à l’aide que m’ont apporté les ingénieurs responsable du projet, j’ai pu réaliser une analyse des différents problèmes que j’ai avons rencontré. Ceci m’a permis de prendre conscience de l’importance de l´optimisation pour maintenir une qualité de service acceptable du réseau et aussi de réaliser un gain en coût sur les différentes infrastructures à réaliser. Mon projet s’occupe de la 3ème génération. La période que j’ai passé au sein de Huawei Technologies m’a permis d’avoir une vision globale de l’environnement professionnel au sein d’une entreprise Multinationale, ainsi que les obligations et les contraintes auxquelles est confronté un ingénieur au cours de son travail quotidien. J’ai aussi eu l’occasion de tisser des relations d’amitié et de fraternité avec les ingénieurs du département RNO/RNP ainsi que les autres stagiaires de Huawei. Ce qui m’a permis de développer l’esprit de groupe et d’améliorer ma communication.

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Références 

UMTS - Les origines, l'architecture, la norme (Universal Mobile Telecommunication system - U.M.T.S.) Lescuyer (Pierre) - Philippe Rosé ed.



Spécifications Techniques de l’UMTS : 3GPP TS 25.401 version 3.4.0 Release 1999.



Avantages de l'UMTS et l'état actuel de son déploiement dans le monde, Benoit BARRAQU



L’UMTS et le haut-débit mobile – Eric Meurisse



Documentation sur KPI (Huawei)



Documentation sur Power Control (Huawei)



Documations sur Handover (Huawei)



Documations sur Canaux en UMTS (Huawei)



Site official de la société www.huawei.com



http://www-igm.univ-mlv.fr/~dr/XPOSE2006/eric_meurisse/umts.php



http://web.univ-pau.fr/~cpham/M2SIR/BIBLIO/DOC04-05/UMTS.pdf

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