Introduction à l’UMTS, réseau de télécommunication

By 16 June 2012

3.5 Introduction à l’UMTS

Une norme multiservice

L’UMTS est un réseau de télécommunication conçu dès l’origine pour supporter à la fois la voix et les données. Le cœur du réseau UMTS comprend deux domaines distincts : la commutation de circuit pour la voix et la visiophonie (www.rd.francetelecom.com/fr/technologies/ddm200401/glossaire.php#visio) et la commutation de paquets pour le transport des données. Ce système peut aussi offrir à ses usagers simultanément la voix et les données.

Des bandes de fréquences distinctes de celles du GSM

Les bandes de fréquences du GSM (www.rd.francetelecom.com/fr/technologies/ddm200401/glossaire.php#gsm) se situent autour des 900 MHz, celles de l’UMTS sont situées entre 1 900 MHz et 2 200 MHz.

Une nouvelle interface radioL’UMTS est aussi une nouvelle interface radio, le lien immatériel entre les mobiles et les relais radio. Le mode d’accès aux données transitant par les ondes s’effectue au moyen d’une technique différente de celle du GSM. Pour utiliser au mieux le spectre de fréquences alloué, il faut utiliser des techniques de multiplexage (www.rd.francetelecom.com/fr/technologies/ddm200401/glossaire.php#multi) qui permettent de grouper plusieurs communications sur une même liaison radioélectrique. Alors que le TDMA (www.rd.francetelecom.com/fr/technologies/ddm200401/glossaire.php#tdma) a été adopté par le GSM, le CDMA (www.rd.francetelecom.com/fr/technologies/ddm200401/glossaire.php#cdma) a été la solution choisie pour le réseau UMTS. C’est une technique plus avancée et son efficacité spectrale (nombre de communications simultanées par quantité de spectre) est deux à trois fois plus grande que celle du TDMA.

Interface Radio de l’UMTS
Figure 3.5 Interface Radio de l’UMTS

Des infrastructures nouvellesL’ouverture du réseau 3G implique le déploiement de nouvelles infrastructures, notamment les stations de base. Comme le GSM, l’UMTS est un réseau cellulaire, avec des cellules de taille variable : des pico-cellules de l’ordre de quelques dizaines de mètres pour la couverture de “hot spots” à l’intérieur des bâtiments, aux macro-cellules, allant jusqu’à 10 km de rayon. Le “hand-over” (www.rd.francetelecom.com/fr/technologies/ddm200401/glossaire.php#hand), ou passage d’une cellule à une autre, se fait en douceur pour l’utilisateur. Dans un réseau GSM, le mobile se connecte à une station de base, puis cette dernière passe le relais à une autre quand le mobile sort de sa zone de couverture. La communication est interrompue pendant un laps de temps très court indécelable pour l’usager. En CDMA, lorsque le mobile passe d’une cellule à une autre, il reste en communication simultanée avec les deux stations de base, le passage de l’une à l’autre s’effectue donc sans coupure et de façon progressive.

Toutes ces caractéristiques techniques font de l’UMTS un support de choix pour l’avènement du multimédia mobile.

Services de l’UMTS

UMTS offre des téléservices (comme la voix ou les SMS (Short Message Service)) et des services support (bearer services), qui fournissent la capacité de transfert d’information entre deux points d’accès (access points). Il est possible de négocier et de renégocier les caractéristiques d’un service à l’établissement d’une session ou d’une connexion ou durant la session ou connexion en cours. Les deux modes de services connecté (connection oriented) et non connecté (connectionless services) sont offerts pour les communications Point-à-Point et Point-à-Multipoint.Les services support ont différents paramètres de qualité de service (QoS) pour le délai maximal de transfert, la variation de délai et le taux d’erreur sur les bits (BER : Bit Error Rate). Les taux de transmission de données (data rate) sont:

* 144 kbits/s satellites et zones rurales
* 384 kbits/s zones urbaines à l’extérieur des bâtiments (outdoor)
* 2048 kbits/s à l’intérieur des bâtiments (indoor) des zones urbaines.

Les services (www.umtsworld.com/umts/faq.htm#8) réseaux de l’UMTS ont différentes classes (www.umtsworld.com/technology/qos.htm) de qualité de service (QoS) pour quatre types de trafic:

* La classe conversationnelle (voix, vidéo téléphonie, jeux vidéo)
* La classe Streaming (multimedia, video on demand, webcast)
* La classe Interactive (navigation web (web browsing), jeux réseaux, accès aux bases de données)
* La classe Background (email, SMS, téléchargement)

UMTS fournira aussi le service Virtual Home Environment (VHE). C’est un concept de portabilité de l’environnement de service personnel à travers les frontières de réseaux et entre terminaux. L’environnement de service personnel veut dire que les utilisateurs sont présentés de façon consistante avec les mêmes caractéristiques personnalisées, Interface Utilisateur personnalisée (User Interface Customization) et services dans n’importe quel réseau ou terminal, quelle que soit la localisation de ces utilisateurs. L’UMTS a aussi une sécurité de réseau améliorée par rapport à celle du GSM et des services basés sur la localisation géographique de l’utilisateur.

Le tableau ci-après rassemble les caractéristiques des classes de service de l’UMTS dont on a parlé ainsi que quelques applications

Type de trafic Délai de transmission Gigue Taux d’erreur Exemple de service et applications
Conversationnel Strict < 150 ms Stricte Acceptable VoIP, vidéo-téléphonie, visioconférence, audioconférence
Streaming ou à flux continu Limité < 250 ms Limité Acceptable Service de diffusion (audio, vidéo), actualités, sports
Interactif Limité < 1 s Non Très faible Navigation sur le Web, commerce mobile, cyber-bavardage, jeux
Background ou arrière-plan Non Non Très faible Courriel, SMS, téléchargement de BDs, transferts de mesure.

Table 3.1 – classes de service de l’UMTS

3.6 Conclusion ou position du problème

La constellation satellitaire qui fait l’objet de cette étude, est considérée comme une extension au réseau terrestre UMTS lorsque la couverture radio de l’UMTS fait défaut ou lorsqu’il y a une surcharge du réseau terrestre. D’une certaine façon, on peut considérer que tout ce qui déborde du réseau UMTS sera pris en charge par le réseau de satellites. De là, on peut tirer des conséquences essentielles pour le calcul de la fonction de coût de l’accès :

* D’abord, la constellation de satellites doit être en mesure d’offrir les mêmes services que ceux proposés par l’UMTS et ceci avec la même QoS c’est-à-dire mêmes débits, temps de latence, probabilité de perte ou de blocage…
* Le mode d’accès aux canaux satellites doit être également le même : le CDMA, avec possibilité d’évoluer vers le WCDMA.

Nous verrons donc en détail ces paramètres qui rentrent dans la formulation de la fonction de coût.

Optimisation de l’accès Low Earth Orbit LEO
Mémoire de fin d’études – Réseaux de télécommunications
Université Saint-Joseph, Faculté d’Ingénierie

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