Cours Technologies réseaux Licence GTR 3 ème année Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene Faculté dElectronique et Informatique / Département dInformatique UMTS (3G) Universal Mobile Telecommunications System Réalisé par : KHERBOUCHE Med El-Amine MAKED Aghiles Belekmari Nesrine Bouhalissa Rym

2 16/11/2013 Plan 1. Introduction à lUMTS 2.Objectif de la 3G 3.Caracteristique 4. Architecture de lUMTS 5. LUTRAN: la grande innovation de lUMTS 6. Bandes de fréquences et canaux 7. Interoperabilité 8.Au-delà du 3G 9. Conclusions

3 16/11/2013 Définition LUMTS est lacronyme d'Universal Mobile Telecommunications system ( Système Universel de Télécommunications Mobiles) L'expression UMTS désigne une norme cellulaire numérique de troisième génération en cours d'élaboration (En Algerie), atteignant 2 Mb/s dans certaines conditions, les vitesses de transmissions offertes par les réseaux UMTS L'UMTS est une évolution de la norme GSM mais contrairement au GPRS il n'est pas possible d'utiliser les mêmes fréquences que le GSM, Il est donc nécessaire d'attribuer de nouvelles fréquencesseront nettement plus élevées que celles des réseaux GSM

4 16/11/2013 Objectifs de l'UMTS Offrir un service de mobilité universelle Supporter de nouveaux services à débit élevé La qualité de service, elle devra être équivalente à celle des réseaux filaires compatible avec le service de télécommunications personnelles universelles UPT (UniversalPersonalTelecommunications) étudié actuellement par lITU, ainsi que la compatibilité avec les systèmes 2 ème génération.

5 16/11/2013 Classes de lUMTS Les principales contraintes retenues pour la définition des classes de services de lUMTS: Le délai de transfert de linformation La variation du délai de transfert des informations La tolérance aux erreurs de transmission Les quatre classes de services définies dans le cadre de lUMTS peuvent se répartir en deux groupes: Les classes A (conversational) et B (streaming) pour les applications à contrainte temps réel Les classes C (interactive) et D (background) pour les applications de données sensibles aux erreurs de transmission

6 16/11/2013 Classe A Classe A (classe conversationnel) représente la téléphonie, la visiophonie et jeux interactifs, cest une classe qui regroupe tous les services bidirectionnels impliquant deux interlocuteurs, voire plus. Classe B Classe B (classe streaming) représente les services de vidéo à la demande, la diffusion radiophonique et applications de transfert d'image, elleimplique un utilisateur et un server de données.

7 16/11/2013 Classe C Classe C (classe interactive) représente la navigation sur Internet, le transfert de fichiers par FTP, le transfert de message électroniques ou toutes les applications de commerce électronique. Classe D Classe D ( background) représente le transfert de fax, la notification de message électronique et la messagerie de type SMS

8 16/11/2013 Caractéristiques de lUMTS : Les caractéristiques minimales requises pour assurer le démarrage de l'UMTS portent sur trois domaines : Les services, le réseau d'accès radio et le réseau de transport. Les services : Possibilité de multimédia avec mobilité complète. Accès efficace à l'Internet, aux Intranet et autres services. Haute qualité de parole, comparable à celle des réseaux fixes. Portabilité des services entre différents environnements UMTS. Exploitation à l'intérieur, à l'extérieur et à grande distance des services GSM/UMTS un environnement sans coupure. Des terminaux capables de télécharger leur système d'exploitation en fonction du réseau et de l'évolution du système

9 16/11/2013 Caractéristiques de lUMTS : Pour le réseau d'accès radio il doit y avoir: Une nouvelle interface radio différente de celle utilisée en GSM permettant l'accès à tous les services (technologie UTRA). Une bonne efficacité spectrale globale. Une interface radio pouvant s'adapter aux différentes méthodes d'accès multiples.

10 16/11/2013 Caractéristiques de lUMTS : Pour le réseau de transport il doit y avoir : Evolution de la famille GSM, gestion de mobilité pour le contrôle d'appel incluant une fonctionnalité d'itinérance complète basée sur les spécifications GSM. Eléments de la convergence fixe/mobile. Une capacité d'interfonctionnement avec le réseau fixe de façon transparente pour les utilisateurs.

11 16/11/2013 Présentation générale du réseau UMTS :

12 16/11/2013 Architecture de lUMTS Architecture Physique Domaine de l'équipement usager (UE) Domaine de l'infrastructur e Domaine du réseau cœur (CN) Module d'identité des services de lusager (USIM) Domaine du réseau d'accès (UTRAN) 1 - Architecture physique Equipement mobile (ME)

13 16/11/2013 figure ci-dessous présente l'architecture globale du système UMTS : Equipement de lusager Equipement de lusager UTRAN UTRAN Réseau cœur Réseau cœur Domaine du réseau daccès (RAN) Domaine de linfrastructure Domaine de linfrastructure Domaine de Léquipement usager Domaine de Léquipement usager Les trois composantes de larchitecture dun réseau UMTS Domaine du réseau cœur (CN)

14 16/11/2013 UE (User Equipment) : Le terminal utilisateur (UE) est composé des deux parties suivantes : Le terminal mobile ME correspond au terminal radio utilisé pour les communications radio sur l'interface Uu. La carte USIM est une carte à puce qui stocke l'identité de l'abonné.

15 16/11/2013 Le domaine de linfrastructure comprend: 1. Le domaine réseau daccès (UTRAN) propose les fonctions permettant dacheminer les informations (trafic de données et trafic de signalisation) depuis lutilisateur jusquau réseau cœur - Fournir à léquipement usager les ressources radio et les mécanismes nécessaires pour accéder au cœur du réseau (CN) 2. Le domaine du réseau cœur (CN: Core Network) regroupe les fonctions permettant: - La gestion des appels - Litinérance (roaming): cest le passage du réseau dun opérateur à un autre: décrit la faculté de pouvoir appeler ou être appelé quelle que soit sa position géographique - La sécurité - La communication avec les réseaux externes (Internet, RTCP, RTMP,…)

16 16/11/2013 UTRAN : Architecture du réseau daccès

17 16/11/2013 Le réseau daccès UTRAN est composé de plusieurs éléments : Une ou plusieurs stations de base (appelées NodeB) des contrôleurs radio RNC (Radio Network Controller) interfaces de communication entre les différents éléments du réseau UMTS

18 16/11/2013 NodeB 3 Types de NODE : NodeB UTRA-FDD. NodeB UTRA-TDD. NodeB mode dual. le rôle principale de NodeB est dassurer les fonctions de réception et transmission radio Il est possible de concevoir des NodeB comportant une ou plusieurs cellules On utilise des antennes omnidirectionnelles ou sectorielles

19 16/11/2013 RNC (Radio Network Controler) Une nouvelle interface Iur Les fonctions nouvelles du RNC: La procédure de relocation La gestion de macrodiversité

20 16/11/2013 Les interfaces du réseau daccès Les interfaces de lUTRAN: Iu entre le RNC et le réseau coeur Iub entre le RNC et les nodeB Iur entre RNC Chaque interface supporte deux types de protocoles: – Protocoles AP(Application Protocol): échanges de signalisation entre les équipements. – Protocoles FP(Frame Protocol): utilisés pour transporter les données usager

21 16/11/2013 Le domaine du réseau cœur (CN: Core Network) Le réseau cœur de lUMTS est composé de trois parties dont deux domaines : Le domaine CS (Circuit Switched) utilisé pour la téléphonie Le domaine PS (PacketSwitched) qui permet la commutation de paquets. Les éléments communs aux domaines CS et PS

22 16/11/2013 Domaine CS : Le domaine CS est composé de plusieurs modules : Le MSC (Mobile-services Switching Center) Le GMSC (Gateway MSC) Le VLR (Visitor Location Register)

23 16/11/2013 Domaine PS : Le domaine PS est composé de plusieurs modules : Le SGSN (Serving GPRS Support Node) Le GGSN (Gateway GPRS Support Node)

24 16/11/2013 Eléments communs : Le groupe des éléments communs est composé de plusieurs modules : Le HLR (Home Location Register) LeAuC (Authentication Center) LEIR (Equipment IdentityRegister)

25 16/11/2013 Architecture de lUMTS 2 - Architecture fonctionnelle Se modélise par strates définissant la façon dont les trois domaines communiquent entre eux (UE, UTRAN,CN) Strate dAccès Fonctions propres au transport de linformation entre la partie terminale mobile (UE) et le nœud du réseau cœur (CN) Strate de non Accès Ensemble des protocoles permettant léchange dinformation entre léquipement usager (UE) et le réseau cœur (CN) indépendamment du réseau daccès UTRAN

26 16/11/2013 Le découpage en strates (niveaux) permet de séparer des niveaux de services indépendants dans le réseau UMTS Le réseaux UMTS est constitué de deux niveaux: AS: Access Stratum NAS: Non Acces Stratum

27 16/11/2013 Access Stratum: Regroupe toutes les fonctions liées au réseau daccès Les fonctions de gestion des ressources radio LUTRAN entièrement inclus dans lAS LAS comprend une partie de léquipement mobile, Ainsi une partie du réseau coeur (linterface Iu) Non Access Stratum : NAS regroupe toutes les autres fonctions du réseau UMTS comme: Les fonctions détablissement dappel: CC (call control) pour les appels circuit, et SM (session mangement) pour les appels paquet. Les fonctions de gestion de la mobilité en mode veille

28 16/11/2013 Les techniques de multiplexage sur la voix radio LUTRAN utilise deux modes daccès fondés sur la technologie CDMA large bande (W-CDMA) - LUTRA/FDD (Universal Terrestrial Radio Access/Frequency Duplex Division) - LUTRA/TDD (Universal Terrestrial Radio Access/Time Duplex Division)

29 16/11/2013 Les fréquences attribuées à la 3e génération

30 16/11/2013

31 16/11/2013 Lutilisation des codes dans lUTRAN Voie descendante : chaque cellule utilise un code de brouillage propre, garantissant lindépendance entre les cellules différentes Voie descendante : le réseau alloue à chaque mobile un code de brouillage Cs particulier.

32 16/11/2013 Les canaux Les canaux logiques de trafic DTCH (Dedicated Traffic Channel) CTCH(Common Trafic Channel) Les canaux logiques de contrôle: BCCH(Broadcast Control Channel) PCCH(Paging Control Channel) CCCH(Common Control Channel) DCCH(Dedicated Control Channel)

33 16/11/2013 Les canaux les canaux de transport : TFS ( Transport format set ) TF( Transport Format )

34 16/11/2013 Interoperabilité de la 3G

35 16/11/2013 Au-delà du 3G :

36 16/11/2013 Conclusion : La 3G caractérisée par sa norme UMTS a rempli jusquici les tâches pour lesquelles elle a été mise au point avec succès, et a réussi à succéder aux réseaux GSM ou GPRS, en apportant des améliorations considérables aux fonctionnalités offertes par ces derniers, cependant, la nécessité permanente de plus grands débits pour des applications en évolution permanentes, des usagers toujours gourmands en matière de services et qualité ainsi que des réseaux de plus en plus étendus, nous oblige à trouver à chaque fois de nouvelles technologies pouvant satisfaire ses besoins, doù la nécessité de migrer vers une génération plus récente, on parlera ici de la 4G qui a commencé voir le jour dans plusieurs pays

37 16/11/2013 Réalisé par : KHERBOUCHE Med El-Amine MAKED Aghiles Belekmari Nesrine Bouhalissa Rym