ETUDE DE PERFORMANCE DE CANAL DU RESEAU LTE SOUS OFDM-MIMO

Evolution de la téléphonie

 Les débuts de la téléphonie

 Le brevet pour l’invention du téléphone a été déposé en 1876, le même jour et indépendamment, par Alexander Graham Bell et Elisha Gray . Il a permis de rendre la parole transmissible grâce à un câble électrique. La technologie sans fil est apparue vers les années 80 avec une portée limitée à une centaine de mètres. 

Le réseau GSM ou 2G

 Les premiers réseaux mobiles 2G, communément appelés réseaux GSM, ont étés utilisées à partir de 1992 en utilisant les bandes de fréquences 850 MHz et 1900 MHz. Ils présentent un taux de transfert de 9,6 kbit/s qui globalement fut non satisfaisant car étant assez limitatif. Appelé aussi 2.5G, le GPRS est apparu en 2000, afin d’améliorer l’accès à Internet depuis le terminal avec un taux de transfert variant entre 21,4 et 171,2 kbit/s. Le débit de transmission est plus rapide, avoisinant en moyenne 48 kbit/s. La technologie radio EDGE ou 2.75 G, permet d’atteindre une moyenne de 171kbit/s. En résumé, le réseau mobile 2G et ses formes évolutives 2.5 G et 2.75 G utilisent la technologie radio GSM pour la téléphonie (appels vocaux et SMS) et la technologie GPRS/EDGE pour le transfert des données . Comme illustré a la figure 1.1.

Réseau UMTS ou 3G 

Avec le réseau d’accès 3G appelé aussi UMTS le débit maximum est passé à 384 Kbit/s sur une fréquence de 900 Mhz et 2100 Mhz. En 2007, une mise à jour a permis de mettre sur le marché le réseau d’accès 3G+ ou HSPA avec un débit atteignant jusqu’à 14,4 Mbit/s. Une autre mise à jour, HSPA+ permet d’atteindre un débit de 28 Mbit/s et exploite la largeur de bande 5 MHz. Trois principales limites ont été ainsi identifiées pour les réseaux 3G : les débits sont largement inférieurs à ceux nécessaires aux technologies de pointe, le temps de latence est faible ≥ 30 ms, complexité des terminaux. Figure 1. 

Architecture du réseau 3G

 Le réseau LTE

 Développé par l’organisme 3GPP, la nouvelle norme de radiocommunication LTE une évolution des technologies IMT (UMTS, HSPA, HSPA+) vient résoudre l’ensemble des limites évoquées. La norme LTE est une évolution des normes de téléphonie mobile précédemment décrites. Elle a été développée afin de toujours parfaire l’expérience mobile des consommateurs. La grande révolution apportée par le réseau mobile 4G, utilisé à partir de 2008 et déployé en 2010,vient du fait que toute donnée échangée et tout service offert notamment ceux liés à la téléphonie vocale et SMS se fait par paquets IP. Il s’agit d’un système en constante évolution d’une technologie globale avec les variantes FDD (Frequency Division Duplexing), utilisant de bandes de fréquences distinctes pour l’émission (upload) et la réception (download) des données, et TDD (Time-Division Duplex) qui en utilise une seule pour l’émission ou la réception des données. 

L’architecture du réseau LTE

 L’architecture est simple avec 2 nœuds uniquement. Les interfaces sont basées sur IP que ce soit pour le plan d’utilisateur ou pour le plan de contrôle.la technologie LTE n’utilise ainsi uniquement que le domaine PS optimisé. Figure 1. 3 : Architecture du réseau LTE

Interface radio ou E-UTRAN 

Le réseau d’accès est constitué d’une seule entité E-Node B responsable de la transmission et de la réception radio avec le terminal. L’interface radio permet la manipulation de la retransmission, la flexibilité du spectre, les modes FDD et TDD, la transmission multi-antenne et la programmation en fréquence. Figure 1. 4 : Architecture de l’interface radio ou E-UTRAN Il est composé du RRC (Radio Resource Control) qui assure une qualité de service en contrôlant les ressources. Du PPPC (Packet Data Protocol Convergence), elle assure la compression et décompression des données afin de les acheminer dans le réseau, du RLC (Contrôle de liaison radio). Et enfin de celui qui est chargée de la transmission effective des signaux ; elle est constituée d’équipements supportant les technologies OFDMA et SC-FDMA appeler la couche physique (PHY). Figure 1. 5 : Composition de l’interface radio ou E-UTRAN 

Cœur du réseau ou EPC 

L’EPC est un réseau plat de base en technologie IP qui peut être utilisé grâce à l’accès radio 3GPP (UMTS, HSPA, HSPA+, LTE) et l’accès radio non-3GPP, permettant des procédures de transfert à l’intérieur et entre les deux types d’accès. Les principales composantes de l’EPC sont l’Entité gestion de la mobilité (MME), la Passerelle de Service ou Serving Gateway(SGW) et le Packet Data Network Gateway (PDN-GW) ou Passerelle Réseaux de Paquets de Données.