REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE CONSTANTINE 1 FACULTE DES SCIENCES DE LA TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DE L’ELECTRONIQUE Licence Professionnelle << Réseaux et Télécommunications >> RAPPORT DE STAGE PLANIFICATION ET OPTIMISATION RADIO Présenté par : HADDAD Mohammed Assil & BELKSIR Mohamed El Hadi Encadré par : M. GUENIFA Riad (Mobilis) M.CHEIKH Khaireddine (Université Mentouri) Stage effectué à : CRTM, MOBILIS, CONSTANTINE
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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE CONSTANTINE 1
FACULTE DES SCIENCES DE LA TECHNOLOGIE
DEPARTEMENT DE L’ELECTRONIQUE
Licence Professionnelle
<< Réseaux et Télécommunications >>
RAPPORT DE STAGE
PLANIFICATION ET OPTIMISATION RADIO
Présenté par :
HADDAD Mohammed Assil & BELKSIR Mohamed El Hadi
Encadré par :
M. GUENIFA Riad (Mobilis) M.CHEIKH Khaireddine (Université Mentouri)
Stage effectué à : CRTM, MOBILIS, CONSTANTINE
Promotion juin 2013
SOMMAIRE Remerciement
Introduction générale
Chapitre 1 : Architecture du réseau GSM
1- Historique 2- Définition de réseau GSM3- Architecture du réseau GSM
4- Les interfaces réseaux5- Bandes de fréquences allouées…………………………………..………11
Chapitre 2 : Presentation de l’entreprise d’accueille
1- Introduction2- Présentation et organisation de l’entreprise Mobilis3- La sous direction régionale de Constantine4- Les liens entre les structures
Chapitre 3 : Planification et optimisation radio
1- Les antennes1-1- Définition1-2- Les caractéristiques d’antennes
1-2-1- Fréquences d’utilisation
1-2-2- La puissance1-2-3- Directivité1-2-4- Gain
1-3- Les paramètres d’installation d’une antenne1-3-1- Azimut1-3-2- Tilt1-3-3- HBA
1-4- Critères de choix2- Propagation
2-1- Définition2-2- La propagation en espace libre2-3- Les phénomènes de propagation2-4- L’environnement de propagation2-5- Les modèles de propagation2-6- Le dégagement vertical et horizontal
3- Les données exploitées par un ingénieur radio4- Planification et optimisation
4-1- Présentation de l’outil de travail ATOLL4-2- Les étapes de prédiction4-3- Création d’un nouveau site4-4- Optimisation
Conclusion
Nous tenons à adresser nos vifs remerciements à tous ceux qui, de près ou de loin ont participé à l’élaboration de ce modeste travail et nous ont présenté volontairement leur soutien. A nos chers parents qui nous ont aidé et soutenu tout au long de nos études.
Enfin, nous adressons nos remerciements aussi à nos enseignants de l’université pour la qualité de l’enseignement qu’ils nous ont bien voulu prodiguer durant nos études, ainsi que tout le personnel de la société d’accueille « Mobilis ».
1- Historique :
Le réseau GSM (Global System for Mobile communication) est la première norme de
téléphonie cellulaire de seconde génération (tout numérique).
Elle fut établie en 1982 par la CEPT (Conférence des Administrations Européennes des
Postes et Télécommunications), la première norme est apparue en 1991, cette normalisation
est toujours active.
Au début, les acronymes GSM voulaient dire «Groupe Spécial Mobile» puis «Global System
for Mobile communications» afin de donner à sa norme une dimension internationale.
IL existe 3 types de réseaux : GSM 900, GSM 1800, GSM 1900 (USA).
2-Définition du réseau GSM :
C’est un réseau de radiotéléphonie qui a pour premier rôle de permettre des communications
entre abonnés tout en assurant la mobilité entre ces derniers.
Les avantages d’un réseau GSM sont les suivants:
-Offrir un vaste éventail de services de télécommunications compatibles avec ceux
des réseaux fixes.
-Offrir des services spécifiques dus à la mobilité des usagers.
-Assurer la compatibilité d’accès à n’importe quel utilisateur dans n’importe quel
pays exploitant le système GSM (le roaming).
-Assurer la localisation automatique des mobiles sous la couverture globale de
l’ensemble des réseaux.
-Permettre le développement et la commercialisation d’une grande variété de services
et terminaux mobiles.
-Obtenir une bonne efficacité spectrale.
-Offrir des services financièrement accessibles aux abonnés.
3-Architecture du réseau GSM :
Le réseau GSM est décomposé en 3 entités fonctionnelles regroupées en 3 sous systèmes qui
sont les suivants :
-1-sous système radio « BSS » (Base Station Sub-systme)
-2-sous système d’acheminement « NSS » (Network Sub-système)
-3-centre de l’exploitation et de la maintenance «OSS» (Operating and Support Sub-
systeme )
Figure 1 : Architecture du réseau GSM
3-1-BSS (Base Station Sub-systme) :
Il assure la transmission radio électrique et gère les ressources radio
(Canaux) qu’ils sont des ressources très précieuses il est constitué de :
Figure 2 :
Structure
du sous
system
BSS
3-1-1-
Station
mobile ou « MS » (Mobile Station) :
Le terme station mobile désigne un équipement terminal muni d'une carte SIM (Subscriber
Identity Module), qui permet d'accéder aux services de télécommunication d'un réseau GSM
et d’assurer des fonctions différentes. Chaque terminal mobile est identifié par un code unique
IMEI (International Mobile Equipment Identity). En plus du numéro d’appel de l’abonné
MSISDN (Mobile Station ISDN Number), on attribue à chaque carte SIM une identité unique
dans le réseau qui est le IMSI (International Mobile Subscriber Identity) qui identifie l’abonné
de même que les renseignements relatifs à l’abonnement.
3-1-2-Station de base ou « BTS » (base station mobile) :
La BTS, assure la couverture radioélectrique d'une cellule et fournit un point d'entrée dans le
réseau aux abonnés présents dans sa cellule pour recevoir ou transmettre des appels, elle est
constituée d’un ou plusieurs émetteurs-récepteurs appelés TRx. Une BTS peut gérer plusieurs
TRx. Un TRx peut gérer au maximum 8 communications en full rate simultanées grâce à la
Le HLR est une base de données contenant les informations relatives aux abonnés gérés par
l’opérateur et un enregistrement qui décrit chacun des abonnées avec détails et principalement
ça dernière localisation
Un abonnées est reconnu par le contenue de son carte SIM, les informations dynamique
relative a l’état de la localisation de la l’abonnée sont particulièrement utiles lorsque le réseau
doit acheminer un appel vers lui.
3-2-4 Enregistreur de localisation des visiteurs « VLR » (Visitors location Register) :
Le VLR, est une base de données associée à un commutateur " MSC ". Sa mission est
d'enregistrer des informations dynamiques relatives aux abonnés de passage dans le réseau.
Même données que dans le HLR mais concerne seulement les abonnés mobiles présents dans
la zone considérée (seule donnée supplémentaire l’identité temporaire TMSI).
3-2-5 Enregistreur des identités des équipements EIR (Equipment Identity Register):
Le EIR est une base de données qui contient les identités des terminaux (IMEI) ; c’est un
équipement optionnel dans le réseau. Peut refuser l’accès au réseau parce que le terminal n’est
pas homologué ou qu’il a fait l’objet d’une déclaration de vol.
3-3 OSS ( Operating and Support System):
Cette partie du réseau regroupe deux activités principales: la gestion administrative, la gestion
technique.
La partie administrative s'intéresse aux performances, gestion des paramètres du réseau.
La partie maintenance technique(OMC) s'intéresse au fonctionnement des éléments du
réseau. Elle gère notamment les alarmes, les pannes, la sécurité, . . .
4-Les interfaces réseaux :
Les interfaces sont des composantes importantes du réseau car elles assurent le dialogue
entres les équipements et permettent leur inter fonctionnement.
Figure 4: Les interface du réseau GSM
Interface Equipement Equipement
UM (interface radio) BTS -Mobile C’est l’interface la plus importante du réseau
A-bis BTS-BSC Supervision de la BTS. Activation, désactivation des
ressources radio. et aussi transport de la voix et Data
entre la BTS et le BSC
A BSC-MSC Etablissement et libération de la communication.
Allocation de ressources et gestion du Handover.
X25 BSC-OMC Relie un contrôleur au centre d’exploitation (BSC *
OMC) .
B MSC-VLR Échange d’informations usager et mise à
jour de zone de localisation.
C GMSC-HLR Interrogation du HLR pour joindre un abonné
mobile.
D VLR-HLR Le VLR informe le HLR de la localisation
du mobile. Le HLR fournit au VLR les
informations relatives à l’abonné
E MSC-MSC Gestion du Handover et transport des SMS
F MSC-EIR Vérification de l’identité du terminal.
G VLR-VLR Gestion du changement de zone de
localisation.
H HLR-AUC Échange des informations nécessaires au
chiffrement et à l’authentification. Cette interface
n’est pas normalisée.
5-Bandes de fréquences allouées :
GSM 900 DCS 1800
Up link 890-915 MHz 1710-1780 MHz
Down link 935-960 MHz 1805-1880 MHz
Espacement des canaux radio 200 KHz 200 KHz
Espacement du duplex 45 MHz 95 MHz
Nombre de canaux radio 124 375
Fréquences de Mobilis De 84 jusqu’à 124 De 756 jusqu’à 785
Puissance des terminaux 2 à 8 [w] 0.25 à 1[w]
Sensibilité des terminaux -102 [dB] -104[dB]
Figure 5: Bandes de fréquences allouées
1-Introduction :
MOBILISDirection RégionalesAlgerAnnabaConstantineSétifOuarglaOranBecharchelefAlgérie télécom a le statut d’une entreprise publique économique. La naissance de cette
entreprise remonte au 5 aout 2000, après une restructuration visant le secteur des postes et
Télécommunications algériens afin de séparer les domaines d’activités postales de celles des
Télécommunication.
Entrée officiellement en activité à partir du 1er janvier 2003, elle s’engage dans le monde des
technologies de l’information et de la communication avec trois objectifs : « Rentabilité,
Efficacité et qualité de service ».
L’activité majeure en Algérie Télécom est de :
*fournir des services de télécommunication permettant le transport et l’échange de la
voix, de messages écrits, de données numériques, d’informations audiovisuelles…
*Développer, exploiter et gérer les réseaux publics et privés de télécommunication.
*Etablir, exploiter et gérer les interconnexions avec tous les operateurs des réseaux.
Algérie Télécom à trois filiales :
-Mobile (Mobilis)
-Internet (Djaweb).
-Télécommunications spatiales (RevSat).
2-Présentation et organisation de l’entreprise Mobilis :
ATM Mobilis filiale du Groupe Algérie Télécom spécialisée dans le domaine de la téléphonie
mobile de type GSM. Mobilis est le premier operateur de téléphonie mobile en Algérie il
couvre tout le territoire nationale qui est très large pour cela Mobilis s’organise en huit
directions régionales, celle d’Alger est la centrale. Chacune d’elle est constituée de plusieurs
sous directions.
Mobilis propose a ses clients une large gamme de produit et de services innovants et de haute
qualité : offres des post payées et prépayées adaptées, SMS verts tout les operateurs et vers
l’étranger, le Roaming international, facture on line, communication on line.
Figure1 : Les directions régionales de Mobilis
3-La sous direction régionale de Constantine (l’organisme d’accueil) :
Comme les autres sous directions régionales, Mobilis Constantine est subdivisées en cinq sous
directions comme indiquée par la figure suivante :
figure 2 : Les sous directions régionales de Constantine
SDDOR (Sous Direction Déploiement Opération Réseau) : Négociation avec le possesseur de
l’endroit choisi pour l’emplacement de BTS, Les travaux génie civil et Installation et
vérification du matériel.
MobilisCNESDDORSDFCSDCSDAGSDT
SDFC (Sous Direction Finance et Comptabilité) : son rôle est de déterminer le budget, les
bénéfices et les frais.
SDC (Sous Direction Commerciale) : qui est concerné par les affaires de marché, fournie le
service pour les clients et prend en considération les problèmes des clients.
SDAG (Sous Direction Affaire Générale).
SDT (Sous Direction Technique) : sur la quelle repose l’entreprise, elle est constitué de cinq
départements qui réalisent la performance des systèmes
Comme notre formation est en Réseaux et télécommunications, nous nous somme focalisé sur
le département technique SDT. La figure suivante présente les différents départements qui
composent la SDT
Figure 3 : Les départements qui structurent la SDT
*EPDR : étude, planification et développement réseau
SDT(sous direction technique)
4-Les liens entre les structures :
DPT1 : étude, planification et développement réseau : qui s’occupe du dimensionnement.
Cela consiste à faire l’étude sur une zone que l’on veut couvrir. Cette étude commence par les
statistiques de la population. A partir du nombre de la population on évalue le nombre de
TRX nécessaire. A partir de ces derniers on détermine le nombre de cellules afin d’extraire le
nombre de site (BTS).
Ce site est appelé point nominal. L’EPDR fait également une opération de planification qui
permet de faire le choix des endroits pour placer les sites et précise le support de transmission
qui rattache la BTS avec le BSC (cette opération est faite par le département de transmission).
Cette phase d’étude qui s’effectue dans la sous direction SDT doit être réalisée.
La sous direction déploiement et opération réseau fait l’installation des matériels. Apres cette
installation, la SDT maintient le travail par ces différents départements pour l’exploitation des
matériels.
DPT5 : MTS (teste, mesure et suivi) fait le teste et le suivi des matériels installés (BTS, BSC,
….). Si les conditions sont respectées, la MTS l’accepte.
Apres l’acceptation, le DPT de maintenance (OM) va intervenir dans le travail et le
département d’environnement et énergie assure la bonne démarche en assurant l’alimentation
du matériel en permanence tout en supervisant les alarmes et la climatisation.
La OM travaille à trois niveaux : Préventif, Correctif (lorsque on fait un changement du
matériel) et Intervention. Une opération d’optimisation du réseau est également prévue en cas
d’événement.
Phase étude phase installation phase exploitation
SDT SDDDR SDT
Dimensionnement planification SDDOR MTS
SDT : sous direction technique
SDDDOR : sous direction déploiement opération réseau
EPDR : étude planification développement réseau
MTS : mesure, test et suivie, acceptation et réception
E.C : environnement, énergie et climatisation
OM : opération et maintenance
Figure 4 : Les liens entre les structures
E.C
OM
Optimisation
SPDR
Transmission
1-Les antennes:
1-1-Définition :
C’est l’interface entre le chemin de propagation et le câblage.
1-2-Les caractéristiques d’antenne :
1-2-1-Fréquences d’utilisation :
La caractéristique la plus importante d’une antenne, est la bande de fréquences supportée,
c'est-à-dire les fréquences que l’antenne pourra émettre et recevoir :
Mono bande : GSM 900 ou bien GSM 1800.
Bi bandes : GSM 900 et GSM 1800.
1-2-2-La puissance :
La puissance émise par l’antenne est appelée PIRE (Puissance Isotrope Rayonnée
Équivalente). Cette puissance est fournie par la BTS, commandés depuis le BSC.
La PIRE est exprimée en dBm.
1-2-3-Directivité :
Une autre caractéristique importante est la directivité, c.-à-d la direction dans laquelle
l’antenne va émettre.
Il existe deux grands types de directivités pour les antennes :
a-Omnidirectionnelle
Elle rayonne de la même façon dans toutes les directions (360degre) autour de l’antenne.
Figure 1:Le diagramme de rayonnement d’une antenne omnidirectionnelle
b-Directionnelle
Elles émettent seulement dans la direction dans laquelle elles sont orientées ou l’onde
confinée dans un espace bien déterminé.
Ce type d’antenne est plus utiliser dans les zones urbain, il est préféré que
l’omnidirectionnelle pour les raisons suivants :
limiter le champ de propagation d’une fréquence pour pouvoir ainsi la réutiliser.
l’augmentation de capacité à exploiter.
Figure2: Le diagramme de rayonnement d’une antenne directionnelle
1-2-4-Gain :
Chaque antenne possède un gain qui lui est propre. Le gain est l’amplification que l’antenne
effectue du signal d’entrée. Ce gain est exprimé en dBd ou dBi.
La relation entre les gains :
1-3-Les paramètres d’installation d’une antenne:
1-3-1-Azimut :
Ou bien l’orientation, c’est un angle horizontal mesuré dans le sens horaire l’azimut se
compte en degrés.
Gdbi=Gdbd+2.15db
Figure3: Exemple d’azimut
1-3-2-Tilt :
Le tilt est l’angle d'inclinaison du lobe principal de l'antenne dans le plan vertical.
Il existe deux types :
a-Le tilt électrique :
Figure4: Exemple d’un tilt électrique
b-Le tilt mécanique
Il suffit de relever légèrement l’antenne sur son support pour qu’elle soit dirigée dans la
direction (up tilt, down tilt).
Figure5: Exemple de tilt mécanique
1-3-3-HBA (Hauteur Bas d'Antenne) :
Hauteur entre le sol et le bas de l'antenne.
Figure 6: Exemple de HBA
1-4- Critères de choix : En fait, le type
d’antenne choisi est principalement lié au type d’objectif à couvrir:
- Couverture rurale : la couverture doit être assez étendue et souvent tout azimut (couverture surfacique sans considération de trafic).
- la configuration idéale est omnidirectionnelle.
- Couverture axiale : l’objectif est avant tout d’assurer 2W Car-Kit ou 2W In-Car sur la route, mais si l’environnement si prête il n’est pas exclu de couvrir la campagne autour (en tenant compte bien entendu des contraintes de plan de fréquences en particulier à proximité d’une agglomération).
- Si l’objectif est assuré avec une antenne omni il faut préférer ce type de couverture (couverture plus large et utilisation d’une seule antenne).
- Couverture urbaine: 2 cas sont distingués:
- Pour des villes moyennes (inférieure à 50 000 hab.), souvent un seul site est déployé. Ce site placé de préférence au centre ville sera de type omni (là encore les considérations de trafic sont peu prises en compte).
- Pour des villes de plus grande taille, qu’un seul ou plusieurs sites soient déployés la configuration retenue est plutôt de type tri sectoriel. Cette configuration a l’avantage, d’assurer à la fois une couverture assez large (360° autour du site) avec une puissance supérieure à celle d’une configuration omni (le niveau de service notamment Indoor est ainsi amélioré), et offrir une capacité de trafic importante (3 secteurs distincts). Pour des considérations également d’optimisation cette configuration tri sectorielle est souhaitable (meilleure gestion du plan de fréquence, possibilité de modifier séparément la couverture de chacun des 3 secteurs,…).
2-La propagation :
2-1- Définition :
C’est le comportement d’onde transféré d’un point A à un point B dans un milieu de
propagation spécifique.
2-2-La propagation en espaces libre :
Figure 8 : la propagation en
espace libre
L’équation de FRIIS en espace libre
Pr : c’est la puissance reçu par le mobile
PIRE : Puissance Isotropique Rayonnée Equivalante (C’est la puissance émise par l’antenne)
Remarque :
1. En espace libre la puissance de l’onde décroit en 1/x² par rapport à la distance.
2. Plus la fréquence est grande plus la portée diminuera.
2-3-Les phénomènes de propagation :
On distingue quatre mécanismes de bases de propagation :
La réflexion :
L’onde subit des réflexions sur des surfaces comme le sol, les bâtiments...etc.
La diffraction :
L’onde subit un changement d’orientation après le contact avec des bords ou des angles des
obstacles.
La diffusion (scattering) :
Elle est observée l’lorsque l’onde arrive sur des surfaces rugueuses.
Réfraction :
Lorsque l’onde subit un changement de milieu de propagation.
Pr=PIRE . C2
(4 π . D . f )2(W )
2-4-L’environnement de propagation :
La propagation dépend du type d’environnement c.-à-d. selon la densité on peut distinguer
trois types :
Rural :
Le champ reçu est principalement issu de l’onde directe.
l’étendue de la couverture dans cette zone est très importante.
L’absence d’interférences.
Urbain :
Le champ reçu peut être issu de l’onde directe et de chemins multiples.
L’étendu de couverture dans les zones urbain est moins important que
dans les zones rural.
Plus d’interférences.
Dense urbain :
Le champ reçu est plus souvent issu de chemin multiple.
la portée du signal devient faible.
Les interférences deviennent plus sévères.
2-5-Les modèles de propagation :
Est une équation qui modélise le comportement globale d’une onde entre un émetteur et un
récepteur.
Il existe trios types :
Model théorique :
Résulte de la manipulation mathématique des différents mécanismes subits par l’onde
(réflexions, réfraction, …). Pour ce model on a besoin des données topographiques exacte.
Model empirique :
Selon le type d’environnement et selon les mesures recueillis sur terrain on définit un model
empirique ou une formule mathématique empirique.
L’avantage de ce model est de prend en considération tout les phénomènes de propagation.
Model semi-empirique :
Il combine les deux model : le model théorique et le model empirique.
Exemple : le model Okumura Hata.
C’est un model empirique évaluer sur les mesures de TOKYO. Utilisé pour des environnements
urbains.
2-6-Le dégagement vertical et Horizontal:
A-Le dégagement vertical :
Il consiste à éviter d’avoir des obstacles dans la zone proche de l’antenne.
Le dégagement vertical est défini et assuré par le choix optimal de l’hauteur du support de
l’antenne.
B-Le dégagement Horizontal :
Il consiste à éviter d’avoir des obstacles en face de l’antenne.
Le dégagement horizontal est définit et assuré par le choix optimal de L’azimut d’antenne.
3-Données exploitées par un ingénieur radio :
Pour installer un nouveau site, l’ingénieur radio doit prendre en considération les
facteurs suivants :
La licence :
L’ARP l’autorité de régulation de l’état algérien demande à l’opérateur de couvrir
des zones bien déterminés où spécifiques comme les : routes, agglomérations,
communes …etc., selon un cahier de charge défini dans l’appel d’offre.
Densification:
Pour déterminer les endroits où le trafic est très important et ajouter un autre site afin
d’absorber ce trafic.
Géomarketing et corporate:
Hot spot.
C’est les endroits ou l’installation est importante pour l’operateur (université,
zone industrielle, centre ville…etc.).
Plainte :
C’est les réclamations des abonnés par rapport à la couverture et la qualité.
Black spot.
C’est un endroit où il n’y a pas de couverture, peut aussi représenter un endroit
où il y a des problèmes de qualité.
Qualité :
Les endroits où la qualité est mauvaise due à des interférences ou des problèmes matériel.
CONCLUSION
Ainsi, Nous avons effectué notre stage de fin d’étude de la Licence Professionnelle en
Réseaux et télécommunications au sein de l’entreprise Mobilis (département technique SDT).
Lors de ce stage de 8 semaines, Nous avons pu mettre en pratique nos connaissances
théoriques acquises durant notre formation, notamment l’architecture du réseau GSM et la
planification d’un nouveau site, en passant par toutes les étapes d’études de
dimensionnements et planification jusqu'à la mise en service d’une BTS. De plus, nous avons
pu également confronter la réalité du travail et les contraintes qui lui sont inhérentes. Ce stage
nous a permis donc de développer l’esprit de travail en équipe.
Après une rapide intégration dans l’équipe de travail, nous avons eu l’occasion de manipuler
et de voir de prés les différents systèmes et équipement utilisés dans la planification et
l’optimisation Radio, à savoir le logiciel Atoll, Tems, …etc. ainsi que d’autres équipements
utilisés dans la maintenance et le test.
Durant notre stage nous avons eu l’occasion également de participer effectivement dans la
résolution d’un certain nombre de problèmes réels.
Nous pensons que cette expérience en entreprise (Mobilis) nous a offert une bonne
préparation à notre insertion professionnelle car elle fut pour nous une expérience
enrichissante et complète qui conforte notre désir d’exercer notre futur métier de « réseaux et
télécommunications » dans le domaine de la Télécommunications.
Enfin, nous tenons à exprimer notre satisfaction d’avoir pu travaillé dans de bonnes
conditions matérielles et un environnement agréable.
