Les réseaux mobiles
Les systèmes de télécommunications et plus particulièrement les systèmes de communication sans fil ont connu une évolution spectaculaire au cours de ces deux dernières décennies. Cette évolution est allée de pair avec les prouesses réalisées en électronique numérique. Les systèmes de communication sans fil sont devenus presque omniprésents dans nos vies. Dans nos poches, on peut trouver des téléphones, agendas électroniques, systèmes de positionnement par satellite, tous communiquant entre eux et avec l’extérieur. Toutes les communications sans fil, impliquant libertés, disponibilité et confort, peuvent s’établir grâce au transfert d’informations par ondes hertziennes et ces évolutions visent à améliorer la qualité de service en termes de débit dans le cas d’échange de trafic temps-réel sensible au temps de latence par les abonnés et à augmenter la capacité de gestion du nombre de mobiles dans une même cellule. L’un de spécification de LTE est le basculement sur l’utilisation de tout IP et permet d’avoir des débits élevés jusqu’à 300 Mbps en liaison descendante et 100 Mbps en liaison montante.
GENERALITE SUR LES RESEAUX MOBILES
Les évolutions des réseaux
Avant d’expliquer l’état actuel de la technologie mobile, il est intéressant de voir les trois premières générations réseau mobiles leur interface air et leurs technologies de transport. L’avantage de savoir de quoi nous sommes partis afin de mieux se positionner à l’heure actuelle.
La première génération des téléphones mobiles 1G
Dans les années 70/80, la première génération des téléphones mobiles est apparue, c’était le premier réseau sans fil. Ils font leur apparition dans les voitures mais vraiment énormes et limitée en termes de couverture. C’est la première utilisation et usage du concept de la téléphonie mobile cellulaire, qui a utilisé la technique de modulation radio. A cette époque, la confidentialité de la communication n’est pas garantie et vite saturées. La 1G aussi a autant des défauts comme les incompatibilités des normes de région à une autre, Une transmission analogique non sécurisée c’est-à-dire les écoutes des appels, l’absence de roaming vers l’international.
La deuxième génération des téléphones mobiles 2G
Pour la norme 2G, on a dit aussi GSM, il est apparu dans les années 90. Son principe, est de passer des appels téléphoniques, s’appuyant sur les transmissions numériques permettant une sécurisation des données (avec cryptage), il a connu un succès et a permis de susciter le besoin de téléphoner en tout lieu avec la possibilité d’émettre des minimessages (SMS, limités à 80 caractères). Ainsi qu’il autorise le roaming entre pays exploitant le réseau GSM. Il a fallu proposer de nouvelles fréquences aux opérateurs pour acheminer toutes les communications, et de nouveaux services sont aussi apparus, comme le MMS. Il a comme débit de 9.6 kbps proposé par le GSM qui est insuffisant, et pour palier à ce faible débit, ils ont créé des nouvelles techniques de modulations et de codages qui ont permis d’accroitre le débit pour la nouvelle génération.
Le réseau GSM
a. Le sous-système radio – BSS
BSS ou base station Subsystem, c’est un sous-système de l’architecture GSM qui assure les transmissions radioélectriques et gère la ressource radio. Il comprend les BTS qui sont des émetteurs-récepteurs ayant un minimum d’intelligence et les BSC qui contrôlent un ensemble de BTS et permettent une première concentration des circuits.
b. Le sous-système d’acheminement -NSS
Il a comme rôle d’assurer les fonctions de commutations et de routage. C’est lui qui permet l’accès au réseau public RTCP ou RNIS. En plus des fonctions indispensables de commutation, on y retrouve les fonctions de gestion de la mobilité, de la sécurité et de la confidentialité qui sont implantées dans la norme GSM.
c. Fonctions du HLR
Le HLR est une base de données de localisation et de caractéristiques des abonnés. Un réseau peut posséder plusieurs HLR selon des critères de capacité de machines, de fiabilité et d’exploitation. Le HLR est un enregistreur de localisation nominale par opposition au VLR nommé l’enregistreur de localisation des visiteurs. Une base de données qui conserve des données statiques sur l’abonnée et qui administre des données dynamiques sur le comportement de l’abonné. Les informations sont ensuite exploitées par l’OMC. L’AUC est une base de données associée au HLR.
d. Fonctions du VLR
L’enregistreur de localisation des visiteurs est une base de données associé un Commutateur MSC. Le VLR a pour mission d’enregistrer des informations dynamiques relatives aux abonnés de passage dans le réseau, ainsi un opérateur peut savoir tout instant dans quelle cellule se trouve chacun de ses abonnés. Les données mémorisées par le VLR sont similaires aux données du HLR mais concernent les abonnés présents dans la zone concernée. A chaque déplacement d’un abonné le réseau doit mettre jour le VLR du réseau visité et le HLR de l’abonné afin d’être en mesure d’acheminer un appel vers l’abonné concerné où d’établir une communication demandée par un abonné visiteur.
e. Fonction du MSC
Les MSC sont des commutateurs de mobiles généralement associes aux bases de données VLR. Il assure une interconnexion entre le réseau mobile et le réseau fixe public et gère l’établissement des communications entre un mobile et un autre MSC, la transmission des messages courts et exécution du handover si le MSC concerné est impliqué. (Le handover est un mécanisme grâce auquel un mobile peut transférer sa connexion d’une BTS vers une autre (handover inter BTS) ou, sur la même BTS d’un canal radio vers un autre (handover intra BTS). On parle de transfert automatique inter/intra cellule. Le commutateur est un nœud important du réseau, il donne un accès vers les bases de données du réseau et vers le centre d’authentification qui vérifie les droits des abonnes. En connexion avec le VLR le MSC contribue la gestion de la mobilité des abonnés (la localisation des abonnés sur le réseau) mais aussi la fourniture de toutes les télés services offerts par le réseau : voix, données, messageries… Le MSC possède aussi une fonction de passerelle, GMSC (Gateway MSC) qui est activée au début de chaque appel d’un abonné fixe vers un abonné mobile. Un couple MSC/VLR gère généralement une centaine de milliers d’abonnés. Les commutateurs MSC sont souvent des commutateurs de transit des réseaux téléphoniques fixes sur lesquels ont été implantés des fonctionnalités spécifiques au réseau GSM.
f. Fonctions de l’AUC
Le centre d’authentification AUC (Authentification Center) mémorise pour chaque abonné une clé secrète utilisée pour authentifier les demandes de services et pour crypter les communications. L’AUC de chaque abonné est associé au HLR pourtant autant le HLR fait partie du « sous-système fixe » alors que l’AUC est attaché au « sous-système d’exploitation et de maintenance ».
g. Le sous-système d’exploitation et de maintenance – OSS
OSS (Operation Sub-System) permet à l’opérateur d’exploiter son réseau. La mise en place d’un réseau GSM (en mode circuit) va permettre à un opérateur de proposer des services de type « Voix » à ses clients en donnant accès à la mobilité tout en conservant un interfaçage avec le réseau fixe RTC existant.
Le réseau GPRS (2.5G)
Le réseau GPRS vient ajouter un certain nombre de « modules » sur le réseau GSM sans changer le réseau existant. Ainsi sont but est de conserver l’ensemble des modules de l’architecture GSM, nous verrons par ailleurs que certains modules GSM seront utilisés pour le fonctionnement du réseau GPRS. La mise en place d’un réseau GPRS va permettre à un opérateur de proposer de nouveaux services de type « Data » à ses clients. Le GPRS est en mode paquets.
Le réseau 2.75G
Une autre évolution de la norme GSM est en passe d’être déployée notamment dans l’Hexagone: l’EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution). Étape intermédiaire entre le GPRS et l’UMTS, ses débits pourraient, en théorie, atteindre 250 kbps. Certains voient en ce standard un concurrent de l’UMTS, d’autres un complément.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
Chap I. GENERALITE SUR LES RESEAUX MOBILES
I.1 Introduction
I.2 Les évolutions des réseaux
Chap II. LTE et OFDM
II.1. Introduction
II.2. L’architecture d’un réseau LTE
II.3. Procédés de Modulation OFDM
II.4. Critères d’évaluation des performances
Chap III. AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE ET SIGANUX A ENVELOPPE NON CONSTANTE
III.1. Introduction
III.2. Généralités sur les amplificateur de puissance
III.3. Influence des non-linéarités de l’amplificateur dans un système de communication
III.4. Conclusion
Chap IV. ETAT DE L’ART DES TECHNIQUES DE LA REDUCTION DU PAPR
IV.1. Les différentes techniques de réduction de PAPR
Chap V. SIMULATIONS ET RESULTATS SOUS MATLAB
V.1. Introduction
V.2. Outils de simulation
V.3. Simulation
V.4. Réduction de PAPR
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
PERSPECTIVES
ANNEXE
BIBLIOGRAPHIE
TABLE DES MATIERES
