Chapitre 1 : Réseau UMTS
Introduction
Pendant les deux dernières décennies,
l'Internet est devenu dans le monde entier le plus grand réseau pour
l'échange d'information. Le transfert de données dans les
réseaux cellulaires sera sans doute l'un des principaux marchés
de télécommunication les années à venir.
Les utilisateurs demanderont de plus en plus la
même qualité de service sur leurs systèmes cellulaires
que celle reçue avec les environnements câblés. Ainsi le
développement technologiques de ces réseaux à connu grand
essor en effet , après la première génération
des téléphones mobiles des années 1970-1980
caractérisée par une modulation analogique, une couverture
limitée, la deuxième génération a vu le jour. Cette
deuxième génération a introduit la technologie
numérique présentant ainsi une meilleure qualité de
service et assurant une certaine confidentialité. Elle comprenait quatre
systèmes : Le GSM (Global System for Mobile Communication) en
Europe, Le D-AMPS (Digital AMPS) aux Etats-Unis, Le Code Division Multiple
Access (IS-95)-Qualcomm aux Etats-Unis aussi Le PDC (Personal Digital
Cellular) au Japon.
Mais au début des années 90, la
norme GSM était adoptée en Europe et depuis, elle s'est
imposée à peu près partout, sauf au Japon, en
Amérique du Nord. Les réseaux GSM qui n'autorisent qu'au mieux
des débits de 9.6 Kbit/s destiner principalement aux appels vocaux, aux
SMS (Short Message Services) et peu à l'acheminement de données,
ce qui n'a pas répondu complètement aux exigences des
utilisateurs bien que des améliorations permettant d'atteindre 14.4
Kbit/s ont été prévu. Donc, afin d'assurer des
débits plus importants et pour répondre aux attentes des
utilisateurs, des nouvelles technologies ont été conçues
et il y a eu ainsi passage à la génération 2.5. Les
technologies de cette génération sont le HSCSD (High Speed
Circuit Switched Data) et le GPRS (General Packet Radio Service) qui permettent
théoriquement à l'utilisateur de bénéficier de
débits allant jusqu'à 171 Kbit/s. Le HSCSD est une
amélioration des services de données en mode circuit de la norme
GSM phase 2. Cette technologie permet d'obtenir des débits de 57.4
Kbit/s en concaténant 4 intervalles de temps de 14.4 Kbit/s au sein
d'une cellule GSM TDMA. Concernant ses services, ils sont très
consommateurs de ressources radio et mal adaptés au monde Internet
pourtant cette technologie est très facile à implémenter
pour les opérateurs.
Pour le GPRS, c'est une technologie orientée
paquet destinée à fonctionner sur les réseaux GSM
fonctionnant en mode circuit. Cette commutation de paquets permet de ne pas
monopoliser le canal de communication comme c'est le cas en commutation de
circuit et autorise une tarification plus souple à l'usage. Outre cet
avantage, GPRS permet d'atteindre des débits de 171.2 Kbit/s si le
schéma de codage utilisé est sans correction et des débits
de 126.4 Kbit/s si le schéma de codage utilisé est avec
correction ; ces débits concernent l'infrastructure du
réseau, donc pour l'utilisateur final ils sont environ de 160 Kbit/s ou
115 Kbit/s .En fait ces débit élevés correspondent
à un utilisateur utilisant les 8 time slots disponibles, mais en
réalité les périphériques ne se verront attribuer
que deux ou trois time slots, ce qui correspondra à des débits
maximum de 28.8 Kbit/s et 43.2 Kbit/s et dans certains cas, GPRS permet une
allocation asymétrique des ressources sur les deux voies montantes et
descendantes (par exemple 1 slot sur la voie montante et 4 sur la voie
descendante) ce qui correspondra à un débit de 14.4 Kbit/s pour
le lien montant et 57.6 Kbit/s pour le lien descendant .Une autre
évolution de GSM formant la génération 2.75 est en passe
d'être déployée ; c'est la technologie EDGE (Enhanced
Data rate for GSM Evolution) qui est conçue pour fournir un pont entre
les technologies de deuxième génération et celles de
troisième génération donc entre GPRS et UMTS. EDGE utilise
une technologie en mode paquets offrant des débits de 384 Kbit/s pour un
utilisateur immobile donc elle permet de tripler le débit de l'interface
radio entre les terminaux et un BTS (Base Transceiver Station) ; en
réalité, ce débit ne dépasse pas les 250 Kbit/s
pour un utilisateur en mouvement. Or le monde des
télécommunications connaît une augmentation du volume des
communications mobiles et un développement extrêmement rapide de
l'Internet ,tant au niveau du nombre d'abonnés qu'au nombre de services
offerts , pour faire face a cet évolution , il est nécessaire
d'effectuer un saut technologique et de franchir le pas vers les réseaux
cellulaires de 3 eme génération , un changement de la
configuration et la structure des réseaux existant est devenu essentiel
.Ces systèmes de troisième génération, et en
particulier l'UMTS, devront évident assurer la continuité avec
les services actuels de téléphonie mobile, mais aussi de
supporter de nouveaux services de transmission de données en mode
paquet, à haut débit, avec différentes qualités de
service pour répondre aux besoins des usagers pour des systèmes
mobiles d'accès à l'Internet. Plusieurs version ont
été développe ; La première version de
l'UMTS : dite Release 99 , Elle utilise la technique WCDMA comme technique
d'accès et emploie pour son domaine de paquet le réseau GPRS
pour fournir la convergence en IP ,tout en appliquant les protocoles ATM pour
technique de transmission . Cette étape d'évolution reste
insuffisante pour compléter la compatibilité avec le monde IP.
L'interface air comme indiquée dans la version 99 ne fournit pas les
débits nécessaires. L'augmentation de l'utilisation de
l'Internet et des services de données motive l'évolution des
réseaux cellulaires des troisièmes et après
troisièmes générations. Par conséquent L'UMTS (
Universal Mobile for Télécommunications System) a
été prépare pour cette évolution a travers les
versions successives (releases) de la norme développées au sein
du 3GPP ( Third génération partnership project). Après
ses promesses de départ d'être capable de supporter des transferts
de données à 2Mb/s, qui se sont avérés par la
suite être plutôt que 384 kbit/s, Dans ce contexte, HSDPA ( High
Speed Downlink Packet Access) a été développe dans les
releases 5 et 6 pour poursuivre l'évolution du mode "paquet" de l'UMTS.
1. 1 Technique d'accès radio
Dans cette section, nous allons présenter les
méthodes d'accès de base avant de détailler le principe
d'étalement de spectre sur lequel s'appuie le WCDMA. Nous verrons
ensuite les codes d'étalement utilisés dans le processus
d'étalement.
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