memoire magaye gaye_esmt fevrier 2012 dr ouya_dr boudal ing ousseynou diop

Thème :

Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement

suivant une architecture 3GPP Release 5

MEMOIRE DE FIN DE CYCLE

Pour l’obtention du :

DIPLOME D’INGENIEUR TECHNOLOGUE (DIT) EN TELECOM & RESEAUX (TELEINFORMATIQUE)

Lieu du stage :Tigo GSM

Présenté par Maîtres de stage Encadrant

Magaye GAYE Ing Ousseynou Diop Dr. Samuel OUYA

Promotion : 2007 – 2009

Migration du réseau Tigo GSM 2G vers l’IMS : Etude Technique et Dimensionnement suivant une architecture 3GPP Release 5 1

A mes parents

A ma très chère épouse

A ma fille

A mes frères et Sœurs

A ma grande mère

A toute la grande famille GAYE, SOW, NDIAYE et KANE

A mes collègues et amis

A tous les étudiants du cycle ingénieur de l’ESMT

A Dr Boudal Niang Professeur a l’ESMT

A monsieur Oumar Ndiaye Responsable et professeur a l’ESMT

A mon cousin feu Malick Thiam « Que la terre lui soit légère »

A tous, je dédie ce travail

DEDICACES


Louange à ALLAH, le Tout Miséricordieux à qui nous devons notre existence et qui à coût sûr nous a permis d’achever ce modeste travail. Paix et Salut sur l’Illustre Prophète Sayyidinaa Mouhammad (Sallahou Aleyhi Wa Salam). Amour à Cheikhanaa Ahmad AtTidjanii Cherif (RTA). Je tiens à exprimer ma profonde gratitude à mon encadreur Mr. Aw Issa Konate ingénieur principal à Tigo, qui n’a épargné aucun effort pour le bon déroulement de ce travail. Ses remarques et ses consignes ont été pour moi d’un grand apport. Je pense aussi à mon encadreur à L’Ecole Supérieure Polytechnique le Docteur. Samuel Ouya qui m’a aussi tant encouragé et donné de très bons conseils tout au long de ce travail. Je tiens à le remercier tout particulièrement. Mes sincères remerciements iront aussi à tous nos enseignants à l’ESMT et l’ESP pour la qualité de l’enseignement qu’ils nous ont prodigué durant nos deux années d’études afin de nous donner une formation efficace, à tout le personnel de l’administration de l’ESMT pour nous avoir assuré les meilleures conditions de travail.

REMERCIEMENTS


L’Ecole Supérieure Multinationale des Télécommunications (ESMT) et l’Ecole

Supérieure Polytechnique (ESP) proposent un diplôme d'ingénieur de niveau BAC+4 adapté

aux secteurs des télécommunications et des nouvelles technologies en informatique

permettant d’acquérir une double compétence en informatique et en télécommunications : le

Diplôme d’Ingénieur Technologue (DIT) en téléinformatique.

La formation est assurée en deux ans. L’enseignement comporte des cours théoriques

et pratiques ainsi qu'un stage de fin de formation de quatre mois en entreprise ou en

laboratoire. A la fin de ce stage, l’étudiant est tenu de présenter devant les membres d'un jury,

un projet de mémoire ; projet devant présenter le travail effectué au sein de la structure

d'accueil sur le thème proposé.

C’est dans cette approche que nous soumettons à votre approbation le contenu de notre

travail qui a été effectué au sein de TIGO.

AVANT-PROPOS


SOMMAIRE TABLE DES TABLEAUX ...................................................................................................... 6

TABLE DES FIGURES ........................................................................................................... 7

TABLE DES EQUATIONS ..................................................................................................... 7

SIGLES ET ABREVIATIONS ............................................................................................... 9

INTRODUCTION ................................................................. ...Error! Bookmark not defined.1

Chapitre I : Preseentation du sujet et evolution du reseau de Tigo .................................. 13 I.1 Présentation du cadre du travail .......................................................................................... 13 I.2 Les moyens existants de la société ...................................................................................... 14 I.3 Les objectifs de la societe ................................................................................................... 15 I.4 Les objectifs du projet ......................................................................................................... 16 I.5 La demarche a suivre .......................................................................................................... 14 I.6 Evolution technologique du réseau de Tigo ........................................................................ 18 I.6.1 Infrastructure de l’architecture GSM du reseau de Tigo ................................................. 18 I.6.2 Présentation des équipements radio GSM ....................................................................... 18 I.6.3 Présentation de l’architecture NSS de Tigo ..................................................................... 19 I.6.4 Infrastructure de l’architecture GPRS du réseau de Tigo ............................................... 24 I.6.4.3 Evolution du réseau GPRS vers la technologie EDGE ................................................. 27 I.7 Les techniques de modulation et de codage utilisées .......................................................... 28 Chapitre II : Démonstration de la justesse de la migration ............................................... 31 II.1 Démonstration de la justesse de la migration .................................................................... 31 II.2 Problématiques lies aux réseaux NGN Multimédia .......................................................... 31 II.3 Avantages du NGN Multimédia ........................................................................................ 32 II.4 Les services offerts par les NGN multimédias .................................................................. 33 II.5 Présentation du réseau NGN .............................................................................................. 36 II.5.1 Présentation des NGN .................................................................................................... 37 II.5.2 Types de réseaux NGN .................................................................................................. 37 II.5.3 Architecture NGN classique ........................................................................................... 38 II.5.4 Les familles de protocoles et interface d’un réseau NGN .............................................. 40 II.5.4.1 Les protocoles de contrôle d’appel .............................................................................. 41 II.5.4.2 Les protocoles de signalisation entre les serveurs de contrôle .................................... 42 II.7 Architecture IMS ............................................................................................................... 43 II.8 MGCF, IMS-MGW et T-SGW : Interfonctionnement avec le GSM et le RTC* ............. 48 Chapitre III : Stratégie de migration et processus de dimensionnement du réseau DE TIGO ... 51 III : Stratégie de migration du réseau actuel vers le NGN multimédia .................................... 51 III.1 Présentation des scenarii de migration du réseau actuel vers le NGN multimédia .......... 51 III.2 Migration des réseaux mobiles vers l’IMS ...................................................................... 52 III.2.1 Quelle solution doit accompagner les NGN multimédias sur l’infrastructure radio ..... 52 III.2.2 UMTS release 99 : l’héritage du GSM/GPRS .............................................................. 53 III.2.3 UMTS releases R4/R5 : l’évolution vers le tout IP multimédia ................................... 54 III.2.3.1 UMTS Release R4 : séparation des couches transport et contrôle ............................. 54 III.2.3.2 UMTS Release R5 : ajout du domaine IP multimédia ............................................... 55 III.3 Influence de l’UMTS sur la stabilisation du concept IMS ............................................... 57 III.4 Dimensionnement dans le NGN Multimédia ................................................................... 57 III.5 Scenario retenu pour la migration vers le NGN Multimédia ........................................... 57 III.6 Architecture cible du réseau UMTS ................................................................................ 58


III.7 Modèle de trafic du réseau d’accès .................................................................................. 59 III.7.1 Les différentes classes de qualité de service ................................................................. 59 III.8 Les Modèles de trafic ....................................................................................................... 61 III.9 Méthodologie du dimensionnement ................................................................................. 63 III.10 Calcul du trafic généré par le réseau d’accès ................................................................. 64 III.11 Dimensionnement des entités du réseau NGN Multimédia .......................................... 66 III.12 Optimisation du réseau de transport ............................................................................... 76 III 12 : Proposition d’une architecture suivant les scenarii de migrations retenues ................. 78 III. 13 Les procédures d’Intégration de systèm ....................................................................... 79 III.13.1 Procédure d’intégration d’un MGW a un MSS via la Mc interface [12] ................... 79 III.13.3 .Procédure d’Intégration d’un BSC a un MGW .......................................................... 79


TABLE DES TABLEAUX Tableau 1 : Capacité des différents BTS (siemens) de Tigo ............................................... 20 Tableau 2 : Caractéristiques des trois variantes de BSC ................................................... 23 Tableau 3: Capacité des BSC du réseau GSM de Tigo en termes de TRX ......................... 23 Tableau 4 : Schéma de codage GPRS ................................................................................ 30 Tableau 5: Schéma de codage EDGE ................................................................................ 30


TABLE DES FIGURES Figure 0 : Fiche descriptive de Tigo…………...………………………………….……………..14

Figure 1 : Organigramme de la Direction technique de SENTEL ………………..……….....16

Figure 2 : Architecture générale du GSM ……………………………………………………..18

Figure 3 : Architecture GSM de Tigo…………………………………………………………….19

Figure 4 : Présentation des différentes BTS de Tigo…………………………………………...20

Figure 5 : BSC 120 de siemens…………………………………………………………………….22

Figure 6 : Combinaison eBSC/eTRAU rack ……………………………………………………..22

Figure 7 : architecture du sous-système NSS de Tigo…………………………………………24

Figure 8 : Architecture du réseau GPRS de Tigo……………………………………………….26

Figure 9 : Architecture de la technologie EDGE……………………………………………….27

Figure 10 : modulation 8-PSK……………………………………………………………………...28

Figure 11 : modulation GMSK………………………………………………………………..……29

Figure 12 : Présentation de différentes couches dans le modèle NGN…………………….36

Figure 13 : Architecture simplifiée des NGN…………………………………………………..39

Figure 14 : Session Initiation Protocol (SIP)…………………………………………………….41

Figure 15 : Megaco/H.248 protocole……………………………………………………………42

Figure 16 : Exemple d’architecture NGN Multimédia simplifie…………………………….44

Figure 17 : Exemple d’architecture NGN Multimédia [3]……………………………………44

Figure 18 : Les couches de services IMS……………………………………………………….46

Figure 19 : Interfonctionnement entre GSM et IMS…………………………………………...50

Figure 20 : Exemple d’intégration de l’architectureUMTS (Rel 4) dans le réseau detigo.54

Figure 21 : UMTS architecture release 4………………………………………………………..58

Figure 22 : Architecture de référence Release 5……………………………………………...56

Figure 23 : Organigramme récapitulatif du dimensionnement……………………………..63

Figure 24 : Organigramme de répartition du trafic de la classe conversationnelle……..65

Figure 25 : Digramme de dimensionnement……………………………………….…………..66

Figure 26 : Les trafics au niveau du CSCF…………………………………………….………..75

Figure 28 : Exemple de mise en place des scenarii de migrations retenus……….………78

Figure 29 : intégration MSS et MGW …………………………………………………….……...79


TABLE DES EQUATIONS Equation 1 : Calcul du trafic moyen par abonné .............................................................. 61 Équation 2 : Calcul Nombre d'abonne UMTS ................................................................... 64 Équation 3 : Calcul nombre d'abonne EDGE ................................................................... 64 Équation 4 : Calcul Nombre d'abonne actif...................................................................... 64 Équation 5 : Calcul volume trafic UMTS ........................................................................... 64 Équation 6 : Calcul volume de trafic EDGE ...................................................................... 64 Équation 7 : Calcul trafic UMTS interactif ......................................................................... 65 Équation 8 : Calcul trafic UMTS streaming ....................................................................... 65 Équation 9 : Calcul trafic EDGE interactif ........................................................................ 65 Équation 10 : Calcul trafic EDGE streaming ...................................................................... 65 Équation 11 : Calcul volume de trafic UMTS conversationnel ........................................... 65 Équation 12: Calcul volume de trafic UMTS conversationnel ........................................... 65 Équation 13 : Calcul trafic externe UMTS .......................................................................... 65 Équation 14 : Calcul volume de trafic global ..................................................................... 66 Équation 15 : Calcul charge au niveau des M_MGW ......................................................... 67 Equation 16 : Calcul nombre des M_MGW ........................................................................ 67 Équation 17 : Calcul conversion trafic conversationnel en Kbits ....................................... 67 Équation 18 : Calcul trafic moyen par abonné sur un MSC ................................................ 67 Équation 19 : Calcul trafic du nombre de circuit sur un MSC ............................................ 68 Équation 20 : Calcul tauux de perte sur un MSC ............................................................... 68 Équation 2 : Calcul probabilité de blocage sur un MSC .................................................. 68 Équation 22 : Calcul trafic total sur un MSC ....................................................................... 69 Équation 23 : Calcul trafic total sur tous les MSC ............................................................... 69 Équation 24 : Calcul trafic externe vers GSM/RTC ............................................................ 70 Équation 25 : Calcul conversion E1 en paquet .................................................................. 71 Équation 26 : Calcul nombre IMS_MGW ........................................................................... 71 Équation 27 : Calcul de la capacité de traitement au niveau d'un MGCF .......................... 72 Équation 28 : Calcul charge au niveau d'un MGCF ............................................................ 72 Équation 29 : Calcul nombre MGCFs ................................................................................ 72 Équation 30 : Calcul charge au niveau d'un MSC serveur ................................................. 73 Équation 31 : Calcul de la capacité de traitement d’un AS .................................................... 73 Équation 33 : Calcul du nombre de SAU EDGE ................................................................. 73 Équation 35 : Calcul du nombre de PDP EDGE ................................................................. 74


SIGLES ET ABREVIATIONS 3GPP 3rd Generation Partnership Project AAL2 ATM Adaptation Layer2 AGW Access GateWay AS Application Server ATM Asynchronous Transfert Mode BER Bit Error Rate BICC Bearer Independent Call Control protocol BLR Boucle Locale Radio BSC Base Service Controller eBSC ethernet Base Service Controller BSS Base Service Station BTS Base Transceiver Station CCSS#7 Common Channel Signaling System (SS7 ) CSCF Call State Control Function CSE CAMEL Service Environment CU Circuit Unit DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DIAMETER Remote Authentication Dial-In User Service EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution ENUM E.164 Number User Mapping , la RFC 3761 [ 9] ESAM Ethernet Switch and Alarm Module FDMA Frequency-Division Multiple Access GGSN Gateway GPRS Support Node GPRS General Packet Radio Services GSM Global System for Mobile communications GTP GPRS Tunnel Protocol HSS Home Subscriber Server I-CSCF Interrogating-Call State Control Function IETF Internet Engineering Task Force IMS IP Multimedia Subsystem IM-SSF IP Multimedia Service Switching Function IN Intelligent Network IP Internet Protocol IPv4 Internet Protocol version 4 IPv6 Internet Protocol version 6 ISC IMS Service Control ISUP ISDN User Part IXLT Interface to LMT/RC MEMT Memory of the TDCP MG Media Gateway MMS Multimedia Messaging Service MPCC Main Processor Control Circuit MPCC Main Processor Control Circuit MPLS Multi-Protocol Label Switching MRFC Multimedia Resource Function Controller MRFP Multimedia Resource Function Processor


MSC Mobile Switching Center MTP Media Transfer Protocol NGN Next Generation Network OSA Open Service Access P-CSCF Proxy-Call State Control Function PCU Packet Control Unit PDF Police Decision Functions PDP Packet Data Protocol PPXL Peripheral Processor PPXX Peripheral Processor PS Packet Switched PSTN Public Switched Telephon Network PWRD Power Distributor (Base Shelf) RADIUS Remote Access Dial In User Service RAN Radio Access Network RNC Radio Network Controller RTP Real Time Protocol SCS Service Capability Server S-CSCF Serving-Call State Control Function SCTP Stream Control Transmission Protocol (RFC4960, obsolete RFC2960) SDP Session Description Protocol SGSN Serving GPRS Support Node SIGTRAN SIGnalling TRANsport SIP Session Initiation Protocol SMS Short Messaging Service SNAP Switching Network Advance Performances SNAP Switching Network Advance Performances STLP Superior Trunk Line Peripheral board STLP Superior Trunk Line PeripheralBoard TDM Time Division Multiplexing TDMA Time Division Multiple Access TDPC Telephony and Distributor Processor Circuit TGW Trunking GateWays TRX Transceiver Ressources (frequency) UBEX Universal Bus EXtenderboard UIT Union Internationale des Télécommunications UMTS Universal Mobile Telecommunication System UPSF User Profil Server Functions UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network VAS Value-Added Services W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access


INTRODUCTION

L’évolution progressive du monde des télécommunications vers des réseaux et des

services de nouvelle génération, à savoir les services multimédias, est aujourd’hui une

tendance forte qui suscite l’intérêt d’une majorité d’acteurs. Elle résulte de la conjonction

d’un ensemble de facteurs favorables dont :

Les évolutions profondes du secteur des télécommunications ;

Le développement de gammes de services nouveaux ;

Les progressions technologiques d’envergure dans le domaine des réseaux de

données.

Il en résulte de ce contexte et afin de s’adapter aux grandes tendances qui sont la recherche de

souplesse d’évolution de réseau, la distribution de l’intelligence dans le réseau, et l’ouverture

à des services tiers, une évolution vers un nouveau modèle de réseaux et de services s’est

imposée chez les opérateurs .Au Sénégal par exemple, les opérateurs présents sur le marché

deviennent de plus en plus compétitifs grâce à cette avancée technologique, de nombreux

opérateurs ont connu une expansion rapide des systèmes de téléphonie cellulaire numérique

.L’offre fréquente de nouveaux services, a entrainé la mise en place de structures nouvelles

suivant une politique de marketing. Toutefois, certains opérateurs tardentà marquer le pas

concernant l’adoption d’architecture nouvelle au sein d’un réseau vétuste, ne pouvant ainsi

plus faire face à une montée de charge du trafic ; matérialisée par des offres et des

promotions régulières. C’est principalement le cas de la société SENTEL GSM qui ne cesse

de proposer une variété de services et de faire des promotions à ses clients afin de susciter

chez eux de plus en plus d’intérêts d’une part et d’autre part d’augmenter sa part du marché en

gagnant la confiance d’autres clients. Voila, une des raisons de migrer vers les réseaux de

nouvelles générations. Ces raisons détermineront le calendrier de ses investissements dans

cette nouvelle infrastructure et de la migration de ses services existants ; parmi les plus

avancées, on peut aussi ajouter

la création de nouvelles sources de revenus,

la réduction des coûts d’exploitation,

la gestion du cycle de vie des investissements passés.


Tigo Sénégal réunit ces trois facteurs. Il lui sera impératif de relever ce défi et de commencer

à élaborer une stratégie d’évolution vers les NGN. Mais la difficulté sera de gérer de manière

pragmatique une migration progressive sans que cela ait une incidence notable sur ses

dépenses d’investissement et de manière à obtenir l'interopérabilité suite a cette évolution. La

définition d’un nouveau réseau de nouvelle génération varie selon les pays et les opérateurs. Il

n’existe donc pas de définition universelle. Pour Tigo, il s’agira d’un réseau futur ,dans

l’optique d’avoir une architecture qui pourra répondre a tous nos besoins , tant sur la partie

radio avec les utilisateurs ,que sur la partie cœur avec une synergie garantie entres les

actifs déjà existants et les nouvelles infrastructures . Par conséquent, ceprésent document

s’articulera autour de cinq principaux chapitres :

• Dans le premier chapitre : "Présentation du sujet et L’évolution des réseaux mobiles

au sein de Tigo ", nous présenterons la société d’accueil ainsi que la problématique du

sujet que nous allons traiter. On s’intéressera aussi à faire la présentation de

l’évolution des réseaux à savoir le GSM, le GPRS et l’EDGE plus particulièrement au

sein du réseau hôte qu’est Tigo; de là on en tirera des avantages et inconvénients de

ces types de technologies par rapport au contexte actuel de la concurrence et de l’

avancée technologique

• Ensuite, suivant une démarche plus globale visant à améliorer les services chez tout

opérateur historique, un deuxième chapitre intitulé "Démonstration de la justesse de

la migration " pour enfin citer les services offerts et présenter les principales

caractéristiques du réseau NGN multimédia.

• Le troisième chapitre s’intitule "Stratégie de migration du réseau actuel vers le NGN

multimédia suivi des Processus de Dimensionnement et d’Optimisation " où nous

présenterons les différents scenarii de migration dans un premier temps, et ensuite les

outils adéquats où nous pourrons introduire les outils de base permettant le

dimensionnement des principaux éléments d’un réseau NGN multimédia et

l’optimisation de la partie transport.

Enfin, nous avons retenu dans une conclusion générale les grandes lignes de ce qui, à

notre sens, mérite une attention toute particulière de la part des lecteurs.


ChApITRE I : pRESENTATION DU SUJET ET EVOLUTION DU RESEAU DE TIGO

I.1 Présentation du cadre du travail

Avant de traiter le sujet du présent mémoire de fin d’études, il convient de présenter

l’environnement dans lequel il a été mené. En effet, c’est de ce dernier que dépend, en grande

partie, l’efficacité et la qualité d’un travail. Notre projet de fin d’études a été effectué au sein

de la société SENTEL GSM, le deuxième opérateur mobile au Sénégal sur trois.

SENTEL GSM est une filiale du groupe Millicom International Cellular (MIC), un des

leaders mondiaux de la téléphonie cellulaire et faisant partie du même groupe que Télé 2 en

Europe. Millicom est une société Suédoise qui opère un peu partout dans le monde

notamment en Amérique latine, en Asie et en Afrique .SENTEL avec la marque Hello a

démarré ses activités officiellement le 16 avril 1999. Depuis le 08 Novembre 2005, SENTEL

a changé sa marque commerciale. Ce passage répond à une dynamique du groupe Millicom

d’innover en regroupant toutes ses marques sous une entité : « Tigo » tout en accompagnant

son lancement par des offres technologiques et tarifaires appropriées .Avec SENTEL la

téléphonie cellulaire passe à la vitesse supérieure, il est le premier opérateur sénégalais à

proposer le GPRS (General Paquet Radio Service). En effet, il a permis de mettre le téléphone

mobile à la portée de tous les citoyens du Sénégal. Avec un réseau qui s’étend de Dakar aux

zones rurales, la société met actuellement l’accent sur la qualité du réseau. Aujourd’hui, les

abonnés de Tigo ont une qualité exceptionnelle d’écoute. L’image de marque de la société est

aussi basée sur sa capacité d’innovation. La fiche suivante donne une description succincte de

la société, ensuite nous détaillerons les moyens dont elle s’est dotée pour mener à bien ses

activités.

SENTEL a officiellement débuté ses activités le 16 avril 1999, son siège se trouvait alors à

« Nelson Mandela x Moussé Diop ». Aujourd’hui, le siège social de SENTEL se trouve à « 15

Almadies sur la route de Ngor ». Cependant beaucoup d’agence sont ouvertes à Dakar et dans

les régions.

La figure suivante (figure 1) illustre une fiche de description des activités de SENTEL GSM

SA.


Figure 0 : Fiche descriptive de TIGO

I.2 Les moyens existants de la société

La société s’est engagée depuis le debut de ses activités dans de lourds investissements

en termes d’achats de matériels et de recrutement. Ce qui explique son dynamisme actuel sur

le marché de la téléphonie mobile. Elle dispose par ailleurs de moyens techniques, humains et

matériels.

- Les moyens techniques

Il apparait dans le livret de présentation que SENTEL a débuté ses activités avec

moins de 20 BTS (Base Transceiver Station) qui étaient toutes implantées dans la capitale

Dakar. Cependant, aujourd’hui, la société compte environ 527 stations de base réparties sur

l’ensemble du territoire Sénégalais. Tous les appels entrants ou sortants du réseau de

télécommunication sont gérés par 3MSC (Mobile Switching Center), auxquels sont raccordés

une quinzaine de BSC (Base Station Controller) via différents types de support de

transmission.

Les moyens humains

Durant ces dernières années, le personnel de SENTEL GSM suit une évolution

croissante. D’après les informations recueillies auprès de la Direction de Ressources

Humaines, la société compterait à nos jours environ 400 employés. Le professionnalisme du

personnel est le socle de la réussite de la société. Ce professionnalisme est soutenu par une

politique de formation, d’accompagnement et de gestion de carrière. Les performances

démontrées sont le résultat des efforts de motivation, de l’adaptation de la formation du

personnel et du rappel de connaissance.


Les moyens matériels

La société dispose d’importants moyens pour mener à bien ses activités. Le patrimoine

immobilier de la société s’élevait à un montant de 63.705.974.240 FCFA à la date du 30

Septembre 2007. A cette date SENTEL GSM avait immobilisé plus de 3012 millions FCFA

uniquement en matériels de bureau. Le matériel informatique, quant à lui s’élevait à environ

2700 millions FCFA. Le système d’information est assuré par une vingtaine de logiciels

bureautiques, techniques et gestion, pour des valeurs respectives de 196.961.674 FCFA,

225.016.968 FCFA et 301.814.435 FCFA.

I.3 Les objectifs de la société

Les objectifs présents se confondent avec la mission et le projet global de Millicom

International Cellular SA.

Permettre aux populations des marchés émergents d’avoir un libre accès au monde des

télécommunications. Et pour se faire, Millicom se donne pour mission de vendre le temps de

communication téléphonique dans les marchés émergents.

La société SENTEL GSM SA est structurée autour de sept directions:

Direction Générale,

Direction Technique,

Direction Informatique,

Direction Financière,

Direction Commerciale,

Direction des Ressources humaines,

Direction Customer Care.

La réalisation de notre projet s’est faite au sein de la Direction Technique qui est elle-même

scindée en cinq départements.


DIRECTION TECHNIQUE

NOC PLANNING ET DESIGN OPERATION ROLL OUT

BSS OPERATION

FIELD OPERATION

ENERGIE OPERATION

NSS SUPPORT

RNE

Figure 1 : Organigramme de la Direction technique de SENTEL (TIGO)

I.4 Les objectifs du projet

Notre projet de fin d’étude développé dans le présent document vise à :

Mettre en place une méthodologie d’implémentation justifiée afin de procéder à la

migration vers un réseau de troisième génération de type multimédia et ainsi , passer à

l’étude détaillée des caractéristiques de l’architecture et du dimensionnement des

entités fonctionnelles des éléments de cette dernière tout en intégrant les éléments

existants du réseau hôte qu’est Tigo .

Permettre à l’operateur Tigo, de disposer d’un réseau multiservice lui permettant

d’offrir à ses usagers des services multimédias attrayants dans l’objectif de stabiliser

sa part du marché.

Les démarches à suivre

Ceci sera la démarche à suivre pour tout opérateur désirant survivre face à la concurrence.

Démonstration de la justesse de la migration;

Définir la Méthodologie de dimensionnement et mettre en place les outils adéquats;

Présentation de la nouvelle architecture et de quelques procédures d’intégration.


I.5 Historique de la Téléphonie mobile

L'histoire de la téléphonie mobile (numérique) débute réellement en 1982. En effet, à cette

date, le Groupe Spécial Mobile, appelé GSM, est créé par la Conférence Européenne des

administrations des Postes et Télécommunications (CEPT)afin d'élaborer les normes de

communications mobiles pour l'Europe dans la bande de fréquences de 890 à 915 [MHz]pour

l'émission à partir des stations mobiles et 935 à 960 [MHZ] pour l'émission à partir de stations

fixes. Il y eut bien des systèmes de mobilophonie analogique (MOB1 et MOB2, arrêté en

1999), mais le succès de ce réseau ne fut pas au rendez-vous. Les années 80 voient le

développement du numérique tant au niveau de la transmission qu'au niveau du traitement des

signaux, avec pour dérivés des techniques de transmission fiables, grâce à un encodage

particulier des signaux préalablement à l'envoi dans un canal, et l'obtention de débits de

transmission raisonnables pour les signaux. Ainsi, en 1987, le groupe GSM fixe les choix

technologiques relatifs à l'usage des télécommunications mobiles : transmission numérique,

multiplexage temporel des canaux radio, chiffrement des informations ainsi qu'un nouveau

codage de la parole. Il faut attendre 1991 pour que la première communication expérimentale

par GSM ait lieu. Au passage, le sigle GSM change de signification et devient Global System

for Mobile communications et les spécifications sont adaptées pour des systèmes fonctionnant

dans la bande des 1800 [MHz]. Aujourd'hui, le nombre de numéros attribués pour des

communications GSM dépasse largement le nombre de numéros dédiés à des lignes fixes et

cette tendance se poursuit.

I.6 Evolution technologique du réseau de Tigo

Tel quel, le réseau GSM est adéquat pour les communications téléphoniques de parole. En

effet, il s'agit principalement d'un réseau commuté, à l'instar des lignes fixes constituées de

circuits, c'est-à-dire de ressources allouées pour la totalité de la durée de la conversation. Rien

ne fut mis en place pour les services de transmission de données. Comme le réseau GSM ne

convenait guère pour la transmission de données, les évolutions récentes ont visé à accroître la

capacité des réseaux en termes de débit mais à élargir les fonctionnalités en permettant par

exemple l'établissement de communications ne nécessitant pas l'établissement préalable d'un

circuit. Pour dépasser la borne des 14,4 [kb/s], débit nominal d'un canal téléphonique basculé

en mode de transmission de données, l'ETSI a défini un nouveau service de données en mode

paquet : le General Packet Radio Service(GPRS) qui permet l'envoi de données à un débit de

115 [kb/s] par mise en commun de plusieurs canaux. D'une certaine manière, le GPRS prépare


l'arrivée de la téléphonie de troisième génération, appelée Universal Mobile

Télécommunication System(UMTS), qui permettra d'atteindre un débit de 2 [Mb/s].

I.6.1 Infrastructure de l’architecture GSM du réseau de Tigo

Le réseau GSM a pour premier rôle de permettre des communications entre abonnés mobiles

(GSM) et abonnés du réseau téléphonique commuté (RTC, le réseau fixe). Le réseau GSM

s'interface avec le réseau RTC et comprend des commutateurs. Le réseau GSM se distingue

par un accès spécifique : la liaison radio. Le réseau GSM est composé de trois sous-

ensembles :

Le sous système radio (BSS) Base Station Sub-system qui assure et gère les

transmissions radios ;

Le sous système d'acheminement (NSS) Network Sub-system qui comprend

l'ensemble des fonctions nécessaires pourappels et gestion de la mobilité ;

Le sous-système d'exploitation et de maintenance (OSS) OpérationSub-system) qui

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.

OSS

MS BSS NSS

UM

Domaine du reseau acces Domaine du reseau coeur

Domaine de l’infracstructure Domaine de la station mobile Figure 2 : Architecture générale du GSM


MSC/VLR2Dakar

TRAU

MSC/VLR3Thies

HLR2Downtown

HLR3Almadies

MSC/VLR1Almadies

BSC1Mermoz

BSC13Almadies

BSC4DAKAR1

BSC3Plateau

BSC14Camberene

BSC9Boustane

BSC6M’Backe

BSC12Diourbel

BSC8Saly

BSC7Louga

BSC15Thies

BSC11Rufisque

BSC16Saint Louis

IN, USSD,

IVR, SMSC

BSC10Ziguinchor

BSC17Tamba

Signalling Traffic

Signalling and Voice traffic

E-BSC2Camberene

Figure 3 : Architecture du réseau GSM de Tigo

I.6.2 Présentation des équipements radio GSM

Le BSS 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.

La station de base (BTS)

La BTS est un ensemble d'émetteurs-récepteurs appelés TRX. Elle a pour fonction la gestion

des transmissions radios. La capacité maximale d'une BTS est de 48 porteuses suivant bien


entendu le modèle. Ainsi une BTS peut gérer au maximum une centaine de communications

simultanées. Les BTS de Tigo sont unanimement constituées de modules listés ci-dessous.

- Le CU gérant les fonctions (modulation, démodulation égalisation, codage et

correcteur d'erreurs fonction)

- Le DUAMCO gérant les fonctions de multiplexage et de combineur de fréquence.

- Le Coba qui est l’élément intelligent de la BTS communicant directement avec la le

contrôleur distant via un support de transmission de type TDM.

Tableau 1 : Capacité des différents BTS (siemens) de Tigo

Figure 4 : Présentation des différentes BTS de Tigo

Le contrôleur de base (BSC) Le BSC est l'organe intelligent du sous système radio. Le contrôleur de stations de base gère

une ou plusieurs stations et remplit différentes fonctions de communication et d'exploitation.

Pour le trafic abonné venant des BTS, le BSC joue un rôle de concentrateur. II a un rôle de

relais pour les alarmes et les statistiques émanant des BTS vers le centre d'exploitation et de

maintenance .Pour le trafic issu du concentrateur, le BSC joue le rôle d'aiguilleur vers la

station de base destinataire. Le BSC est une banque de données pour les versions logicielles et

les données de configuration téléchargées par l'opérateur sur les BTS. Le BSC pilote enfin les

transferts entre deux cellules ; il avise d'une part la nouvelle BTS qui va prendre en charge

type BTS Capacité Cu Combiner TRX

240 xs 6 1 3 240 8 4 24

240 xl 12 7 48


l'abonné « mobile » tout en informant le HLR de la nouvelle localisation de l'abonné. Les

BTS sont « contactés » par le centre de maintenance et d'exploitation par le biais des BSC qui

jouent ce rôle de relais.

Les BSC de Tigo sont de marque Siemens et sont unanimement constitués de cartes listées ci-

dessous:

SNAP (Switching Network Advance Performances) : un interrupteur qui gère les circuits des

canaux de trafic entre TRAU et BTSE; gère également les canaux des paquets de données

entre BTSE, SGSN et PCU. Il route les timeslots de signalisation (LAPD et CCSS#7)

depuis/vers les processeurs périphériques (PPXL) via les connections semi permanentes.

PPXX : Peripheral Processor: cette carte gère le traitement de la signalisation LAPD et SS7;

Elle agit comme pcu (ppxu) dans le Shelf d'extension.

TDPC : Telephony and Distributor Processor Circuit: cette carte gère les foncions de

signalisation de la couche 2 (excepté le pré traitement des mesures géré par la BTS); gère

également le traitement des applications relatives au control d'appel, la gestion des ressources

radio et la gestion de la mobilité.

MEMT : Memory of the tdcp : carte mémoire pour le tdcp.

MPCC : Main Processor Control Circuit: cette carte gère le contrôle des connections entre le

SNAP sur la base des messages du processeur du tdcp : gère également le trafic et les mesures

de performance, responsable de la configuration du matériel, exécute le téléchargement du

software.

UBEX : Universal Bus ExtenderBoard : gère les bus de connexion,

STLP : SuperiorTrunk Line PeripheralBoard : ce sont les interfaces MIC au niveau du BSC,

IXLT : Interface to LMT/RC,

PWRD : Power Distributor (Base Shelf) : distributeur d’energie,

ESAM : Ethernet Switch and Alarm Module : carte qui gère les alarmes et sert de port de

connexion.


Figure 5 : BSC 120 de siemens

Figure 6 : Combinaison eBSC/eTRAU rack

Présentation de l’ eBSC

Elle a l’avantage, par rapport aux autres BSC standard, en plus d’une très grande capacité de

raccordement d’avoir au sein d’un même rack une combinaison BSC et TRAU, ce qui lui

permet d’économiser les liaisons .Elle est constituée de 9+1 cartes LIET numérotées de 0 à 9.

Chaque carte a une capacité de 16 *2E1 soit une capacité de 288 E1, avec un processeur de

capacité égal à 10000 Erlang. Une des particularités majeur de ce BSC c’est que les couches

d’adaptation ATM son prise en compte dans sa structure logique lui permettant ainsi de faire

du TDMoIP (TDM over IP).

Les caractéristiques de ces types de BSC sont représentées dans le tableau suivant :


Capacité/BSC BSC Standard 72 BSC HC 120 eBSC TRX 500 900 2000 Cellule 250 400 1000 BTS 200 300 500 Trau 32 48 100 PCM line Abis 72 120 288 LAPD AbisAsub Up to 240 Up to 240 1300 GPRS Channels 1536 3072 8500 SSL7 8 16 8*16@64 kbits/s Processing capacity 10000 Erlang

Tableau 2 : Caractéristiques des trois variantes de BSC

BSC TYPE BSC

Licence capacité achetée

Licence capacité utilisée

BTSM Cellule utilise Trau PCM(B+S+G+H)

1 120 534 534 32 210 26 81 2 72 466 459 26 145 20 52 3 120 527 525 39 207 17 65 4 120 0 222 24 90 5 120 478 470 29 168 19 71 6 120 365 350 33 89 5 38 7 120 517 515 64 201 18 69 8 72 416 408 51 132 18 52 9 120 363 354 58 171 9 47 10 120 549 546 42 160 21 62 11 120 387 372 42 113 22 48 12 120 401 398 26 123 10 41 13 120 543 537 29 168 28 76 14 120 570 582 43 153 16 78 15 72 274 270 42 119 9 38 19 eBsc2 2000 565 39 228 24 39 21 eBsc5 Total 7390 6885

Tableau 3: Capacité des BSC du réseau GSM de Tigo en termes de TRX

Le Tableau ci-dessus met en exergue l’utilisation des paramètres choisis dans les différents

BSC du réseau de Sentel GSM.

L’analyse du tableau nous révèle qu’en considérant l’ensemble des paramètres d’études

utilises, nous pouvons affirmes qu’actuellement les BSC peuvent encore être équipé et

peuvent gérer le trafic additionnel.

I.6.3 Présentation de l’architecture NSS de Tigo

Voici l’architecture en tant que tel du réseau NSS deTigo avec principalement 3 MSC dont 2

font du transit vers Sonatel et Sudatel.


Figure 7: architecture du sous-système NSS de Tigo

I.6.4 Infrastructure de l’architecture GPRS du réseau de Tigo

La mise en place d'un réseau GSM représente un investissement considérable. A l'heure

actuelle les réseaux GSM ne cessent d'évoluer afin d'assurer une qualité de couverture

toujours plus importante. La couverture du réseau est assurée par la multiplication des

ensembles BTS – BSC. Nous constaterons par la suite que le réseau GSM est une base pour la

mise en place des réseaux GPRS et UMTS, même si pour le réseau UMTS au-delà du coût

élevé d'achat des licences, nous verrons que l'ensemble BTS – BSC – MSC devra être

progressivement changé ou modifié à la base. Rappelons ici, qu'une BTS couvre environ

500m de zone en ville et 10km de zone en campagne. Cela donne un aperçu du coût et du

temps nécessaires pour la mise en place de la simple architecture technique du mode UMTS.

Les éléments du réseau GSM qui seront utiles pour les réseaux GPRS et UMTS

Le nœud de service: le SGSN.

Le nœud de passerelle : le GGSN. Une troisième entité le BG joue un rôle supplémentaire de sécurité. Le réseau GPRS a été

mise en place en 2005 à Tigo, il vient ajouter un certain nombre de « modules » sans changer


le réseau existant de base. Ainsi sont conservés l'ensemble des modules de l'architecture

GSM, nous verrons par ailleurs que certains modules GSM seront utilises 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" ses clients. Le GPRS est en mode

paquets.

I.6.4.1 Présentation des équipements GPRS

Le nœud de service (SGSN)

Le nœud de service dénommé SGSN (Serving GPRS Support Node) est relie au BSS du

réseau GSM. Le SGSN est en connexion avec l'ensemble des éléments qui assurent et gèrent

les transmissions radio : BTS, BSC, HLR. Le SGSN joue un rôle de routeur, il gère les

terminaux GPRS présents dans une zone donnée. Le SGSN est le Contrôleur des terminaux

GPRS présents dans sa zone de surveillance. Le SGSN communique directement avec la BSS

sur l’interface Gb. De même, il est connecté HLR (interface Gr) qui lui donne les

informations sur les abonnés.

Le nœud Passerelle (GGSN)

Le nœud de passerelle GPRS dénommé GGSN (Gateway GPRS Support Node) est relié à un

ou plusieurs réseaux de données (Internet, autre réseau GPRS). Le GGSN est un routeur qui

permet de gérer les transmissions de paquets de données :

- Les paquets entrants d'un réseau externe, achemines vers le SGSN du

destinataire.

- Les paquets sortants vers un réseau externe, émanant d'un destinataire interne

au réseau.

Le module BG pour la sécurité

Les recommandations introduisent le concept de BG (Border Gateway) qui permettent de

connecter les réseaux GPRS via un réseau fédérateur et qui assurent les fonctions de sécurité

pour la connexion entre ces réseaux.

Le Routeur IP

L'opérateur peut choisir de gérer et d'administrer ses propres routeurs IP afin d'ouvrir le

réseau GPRS vers les réseaux de données externes.


Le module PCU sur le BSC du module CCU sur la BTS

La mise en place d'un réseau GPRS, ne nécessite pas de couvrir le territoire avec de nouvelles

antennes puisque l'architecture GSM est réutilisée. Néanmoins, des modifications sont

apportées en ajoutant des composants sur les structures de couverture du réseau GSM. Sur les

antennes les BTS est ajouté un module CCU (Channel Codec Unit). Cette entité permet de

gérer les envois d'informations vers le module SGSN. La norme GPRS introduit également un

équipement appelé PCU (Packet Control Unit) généralement situe sur les BTS, les BSC ou le

SGSN. Le PCU a pour fonction de gérer l'échéancier de transmission et l'acquittement des

blocs sur les canaux de données .L'usage attendu par le réseau GPRS est la possibilité de

consulter de manière interactive des serveurs. Cela nécessite donc un débit plus important sur

la voie descendante que sur la voie montante. On parle de mobile multi slot : le terminal doit

être en mesure de recevoir ou de transmettre des informations sur plusieurs intervalles de

temps. Le coût engendré par ces contraintes techniques amène l'opérateur à proposer à ses

abonnés des terminaux plus onéreux. L'opérateur propose généralement un terminal GSM –

GPRS capable de gérer les communications Voix et Data à des débits acceptables.

La carte SIM

La carte SIM utilisée pour l'accès au réseau GPRS est une carte SIM similaire à celle requise

pour accéder au réseau GSM classique. Quelques fichiers sont simplement ajoutes lors de la

phase de personnalisation chez le fabricant de cartes.

I.6.4.2 Présentation de l’architecture GPRS de Tigo

L'ensemble des éléments GSM et GPRS est associe pour fournir un service GPRS. Deux

protocoles sont alors utilises:

• Le traditionnel protocole IP qui assure une ouverture vers les terminaux fixes

extérieurs au réseau.

• Le protocole SS7 (Signal Sémaphore №7) qui est un protocole interne au réseau

GPRS. La connexion entre le BSS et le SGSN (Serving GPRS Support Node) a lieu

avec le protocole NS (Network Service) en couche 2 et le protocole BSSGP (Base

Station Subsystem GPRS Protocol) en couche 3.

La connexion entre le SGSN (Serving GPRS Support Node) et le GGSN (Gateway GPRS

Support Node) utilise le protocole IP. Les connexions en couche 4 se font avec le protocole

http://fr.wikipedia.org/wiki/Base_Station_Subsystem

http://fr.wikipedia.org/wiki/Serving_GPRS_Support_Node


http://fr.wikipedia.org/wiki/Gateway_GPRS_Support_Node

http://fr.wikipedia.org/wiki/Protocole_Internet


LLC (Logical Link Control) entre la MS et le SGSN, et avec l'UDP entre le SGSN et le

GGSN.Au-dessus des couches 4 se trouvent deux autres protocoles : SNDCP (en Sub

Network Dependent Converge Protocol) entre la MS et le SGSN, et GTP (en GPRS

Tunnelling Protocol) entre le SGSN et le GGSN . Finalement une connexion TCP/IP peut

avoir lieu entre la MS et un serveur distant .Ci-dessous l’architecture du réseau Gprs de Tigo.

Figure 8 : Architecture du réseau GPRS de Tigo

I.6.4.3 Evolution du réseau GPRS vers la technologie EDGE

Le débit du GPRS offert devient insuffisant lorsque le volume des informations augmente, ce

qui est arrivé en mars 2006 sur le réseau de TIGO. Alors l’unique alternative été

l’augmentation de la bande passante cote utilisateur, alors il fallait rapidement évoluer vers

une solution de haut débit nommée EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution). Cette

technologie adopte une nouvelle modulation permettant d’atteindre des débits plus élevés

tout en utilisant le spectre radio GSM existant des opérateurs. Bien que avec des débits limités

par rapport à la technologie UMTS qui le suivent, l’EDGE a la capacité d’offrir presque tous

les services 3G. il constitue donc une solution de passage intéressante si nous voulions offrir

des services 3G à partir des ressources spectrale déjà existantes du 2G et 2,5G. La technologie

EDGE peut théoriquement atteindre un débit maximal de 473kbit/s. pratiquement, le débit

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mobile_Station


http://fr.wikipedia.org/wiki/User_Datagram_Protocol



http://en.wikipedia.org/wiki/SNDCP

http://en.wikipedia.org/wiki/SNDCP



http://en.wikipedia.org/wiki/GPRS_Tunnelling_Protocol

http://en.wikipedia.org/wiki/GPRS_Tunnelling_Protocol



http://fr.wikipedia.org/wiki/Transmission_Control_Protocol

http://fr.wikipedia.org/wiki/Protocole_Internet



(maximum) a été fixé au niveau du standard de la norme à 384 kbit/s par l’ITU (International

Télécommunication Union).

I.6.4.4 Présentation de l’architecture de la technologie EDGE

EDGE est l’évolution de la norme GSM et du système TDMA. Il peut être introduit avec le

déploiement d’une infrastructure basé sur la commutation de paquets: Le GPRS est une

infrastructure basé sur la commutation de circuit. EDGE est une extension du réseau GPRS ou

seule le sous système radio est sensiblement modifié. La figure représente l’architecture

EDGE .La mise à jour nécessaire pour le déploiement de l’EDGE nécessite :

La mise à niveau logicielle de la BSC et de la BTS

L’ajout d’un émetteur-récepteur au niveau de la BTS capable de supporter la

modulation EDGE (module EPCU au niveau des BTS)

L’utilisation des terminales mobiles compatible avec EDGE

Figure 9 : Architecture de la technologie EDGE

I.7 Les techniques de modulation et de codage utilisées

I.7.1 Les techniques de modulation utilisées

Dans le GSM le codage s’effectue de manière simple : on utilise deux signaux qui

correspondent à un 1 soit à un 0. Un signal radio transporte donc 1 bit (modulation GMSK :

Gaussian Multiple Shift Keying). La principale nouveauté dans tout cela, est l’allocation

dynamique de canal ; ce qui a permis d’autorise des transferts à débit variable.

le même time slot pourra être partagé par plusieurs utilisateurs lors des périodes

chargées plusieurs time slots à un seul utilisateur (maximum 8) et atteinte de hauts

débits.


Le GPRS et l’EDGE utilise AMRT pour l’allocation de ressources sur l’interface air avec une

intervalle de sécurité en réserve. Ceci permettant à divers utilisateurs de ce partager la même

chaîne de fréquence : le système de gestion d’accès aux données se fera soit en en mode

FIFO en uplink et ALOHA en downlink .

Dans EDGE le codage utilise une modulation de phase permettant de transporter 3 bits par

signal, la modulation 8PSK (8 phases shift keying), le débit est alors multiplié par 3 par

rapport au GPRS. Cependant, la contrepartie est que la distance entre symbole est moindre

qu’avec le GPRS, le risque d’interférence inter-symbole s’en trouve accru. Si les conditions

de réception sont bonnes, cela ne posera pas de problème mais dans le cas contraire il y aura

des erreurs. Des bits supplémentaires seront utilisés pour ajouter plus de codes de correction

d’erreurs afin de recouvrer les données.

I.7.2 Les types de codages utilisés

Le débit maximal instantané en Half rate pour le GSM est de 9.6 Kbit/s tandis que celui

annonce pour le GPRS est de 171.2 Kbit/s avec une capacité par time slot ne dépassant pas

21.4 kbit/s même s'il est limite a 48 Kbit/s en mode descendant (Limite actuelle des terminaux

GPRS).La mise en place d'un réseau GPRS permet à un opérateur de proposer de nouveaux

services de type Data avec un débit de données 5 à 10 fois supérieur au débit maximum

théorique d'un réseau GSM. Pour le cas de l’EDGE, la capacité d’un time slot peut atteindre

59.2 kbit/s. Les canaux UL et DL sont réservés séparément tout dépend du schéma de codage

utilisée. La technologie GPRS possède 4 schémas de codages (CS1 à CS4) tandis qu’avec la

technologie EDGE avec 9 schémas possibles désignés (MCS1 à MCS9). Par ailleurs, les 4

premiers schémas de modulations utilisent la modulation GMSK (Gaussien Minimum Shift

Keying) à deux (2) états utilisé par le GPRS alors que les 5 derniers schémas utilisent la

modulation 8-PSK.

Figure 10 : modulation 8-PSK


Figure 11: modulation GMSK

Le débit est très différent selon le schéma de codage. Plus un format de codage est résistant

aux interférences plus son débit instantané est faible.

Code 1 slot 8 slots CS1 9.05 kb/s 72.4 kb/s CS2 13.6 kb/s 108.8 kb/s CS3 15.7 kb/s 125.6 kb/s CS4 21.4 kb/s 171.2 kb/s

Tableau 4 : Schéma de codage GPRS

Tableau 5: Schéma de codage EDGE

A l'heure actuelle les réseaux GSM ne cessent d'évoluer afin d'assurer une qualité de

couverture toujours plus importante. La couverture du réseau est assurée par la multiplication

des ensembles BTS et BSC et n’offre pas un débit assez convenable pour les services paquets.

Tandis que le GPRS et l’EDGE peuvent finalement être vu comme des réseaux de données à

part entière qui disposent d'un accès radio tout en réutilisant une partie du réseau GSM. Pour

un opérateur historique, il peut être une base pour la mise en place des réseaux futur, même si

pour les réseaux futurs au-delà du coût élevé d'achat des licences, nous verrons que

l’ensemble BTS, BSC, MSC devront être changés, modifiés où cohabites pour une parfaite

symbiose.

Schéma Taux de codage Famille 1 slots MSC-1 0.53 A GMSK 8.8 kbps MSC-2 0.66 B GMSK 11.2 kbps MSC-3 0.8 A GMSK 14.8/13.6 kbps MSC-4 1 C GMSK 17.6 kbps MSC-5 0.37 B 8PSK 22.4 kbps MSC-6 0.49 A 8PSK 29.6/27.1 kbps MSC-7 0.76 B 8PSK 44.8 kbps MSC-8 0.92 A 8PSK 54.4 kbps MSC-9 1 A 8PSK 59.2 kbps


ChApITRE II : DéMONSTRATION DE LA JUSTESSE DE LA

MIGRATION

II.1 Démonstration de la justesse de la migration

Dans certaines parties du monde, le trafic de données prend rapidement le pas sur le trafic

vocal et la tendance est suivi d’une augmentation en bande passante pour les données, tandis

que la voix peut se satisfaire d’une bande passante de 9,6 kbit/s, voire moindre. Les

opérateurs possédant les deux types de réseaux (réseau voix et réseau de données) utilisent

cet argument pour commencer à les unifier. Il est clair d’après les limites du réseau TDM

(Time Division Multiplexing) que le réseau de données survivra alors que le réseau TDM

quittera la scène. Facteur non moins important : le nouveau besoin chez les usagers d’une

variété encore plus grande d’applications et de services sophistiqués (Push-to-talk,

conférence audio et vidéo, messagerie unifiée, chat) dont la plupart n’étaient même pas

envisagés lors de la conception des réseaux actuels. Pour les opérateurs tel que Tigo , l’accès

et le transport n’est plus assez lucratifs et permettre de rester compétitif, il lui faudra donc

offrir aux usagers toute une gamme de services utiles, faciles à utiliser et rémunérateurs. Par

conséquent, les NGN seront axés sur les services, et fourniront tous les moyens nécessaires

pour en offrir de nouveaux et adapter les existants pour augmenter les recettes. Les

opérateurs entrants et historiques au Sénégal et partout dans le monde tel que Sonatel ont

choisi d’investir dans une solution NGN et d’emblée NGN tel que Sudatel. Pour un opérateur

établi, l’important est de définir les conditions de migration de leur réseau téléphonique

mobile de commuté actuel vers le NGN de type multimédia.

II.2 Problématiques lies aux réseaux NGN Multimédia

• Le développement d’architecture sera progressif et peut générer des substantielles

dépenses d’OPEX et le réseau NGN téléphonie et GSM doivent impérativement

exister au sein de l’architecture.

• Dans le cas de l’IMS il doit forcément y avoir sur sa partie sur sa partie radio une

technologie de réseaux d’accès mobile de troisième génération, offrant ainsi ; la

possibilité de véhiculer certains flux multimédias, a cela y rajoute le problème de la

licence 3G qu’il faudrait acheter à l’état.

• Les impacts lies á la migration tel que celui lie à l’interconnexion et à la signalisation.


• La qualité de service qui doit être perçue par l’utilisateur final devant être très bonne ,

celui de l’interconnexion avec les multiples transcodages grâce au jeu de protocole

utilisé par les différents réseaux de l’operateur doivent être bien gère afin de ne pas

altérer la qualité de service perçue .

• Et enfin les performances dues à l’acheminement doivent correspondre à un minimum

de pourcentage de perte.

II.3 Avantages du NGN Multimédia

Cette nouvelle topologie offre les avantages suivants :

• Grâce au NGN multimédia, l’opérateur dispose d’un réseau multiservice permettant

d’interfacer n’importe quel type d’accès (Boucle locale, PABX, Commutateur d’accès

téléphonique, accès mobile GSM, UMTS, WIMAX, téléphone IP, Fixe etc.).

• Augmentions des marges sur l’EBITDA grâce aux déploiements de nouveaux services

• 35% de réduction de coûts d’OPEX concernant les déploiements sur les nouveaux

services.

• Aucune augmentation de dépenses relatives aux dépenses relatives aux CAPEX (Ceci

grâce à l’utilisation du standard SIP qui est basé sur les applications peer-to-peer ) .

• Diminution de 35 % sur les temps de déploiement

• Interopérabilité prouvée avec les commutateurs Fixe, Mobile et Réseaux de Câble

• Incorporation de la VoIP et Continuité d'appel de Voix. [1]

• Utilisation sur la partie transport l’IP ou l’ATM en ignorant les limites des réseaux

TDM (Time Division Multiplexing) à 64 kbit/s. En effet le TDM perd son efficacité

dès lors que l’on souhaite introduire des services asymétriques, sporadiques ou à débit

binaire variable.

• C’est une topologie ouverte qui peut transporter aussi bien les services téléphoniques

que les services de multimédia (vidéo, données temps réel). Incorporation de la VoIP

et Continuité d'appel de Voix.

• Elle offre la possibilité de dissocier la partie support du réseau de la partie contrôlé,

Ainsi, nous permettant d’évoluer séparément et brisant la structure de communication

monolithique. En effet, la couche transport peut être modifiée sans impact sur les

couches contrôle et application. Elle utilise des interfaces ouvertes entre tous les

éléments, permettant à l’opérateur d’acheter les meilleurs produits pour chaque partie

de son réseau. [1]


Il permet dans un pays ou règne une farouche concurrence, où les services offertes par des

opérateurs deviennent de plus en plus attrayantes et les moins chères du marché, se trouvant

être les conséquences des possibilités offertes par ce type de technologie .Raisons qui font la

nécessité de vouloir impérativement migrer ,si nous voulons maintenir notre part du marché

vers cette solution qu’est le NGN multimédias.

II.4 Les services offerts par les NGN multimédias

Les NGN offrent les capacités, en termes d’infrastructure, de protocole et de gestion, de créer

et de déployer de nouveaux services multimédia sur des réseaux en mode paquet. La grande

diversité des services est due aux multiples possibilités offertes par les réseaux NGN en

termes de :

Services de communication non temps-réel (Push To Talk, Présence, messagerie

instantanée,…),

Services de communication pseudo temps-réel et temps réel (voix, vidéo,

visiophonie, vidéo conférence,…) suivant une configuration client-serveur ou

entre entités paires.

Mobilité des services / Mobilité de l’usager (Nomadisme).

D’ouverture de sessions et services simultanément sur la même connexion réseau.

L’IMS intègre de plus le concept de convergence de services supportés

indifféremment par des réseaux de natures différentes : GSM, mobile ou Internet.

Parmi ces services offerts nous pouvons citer :

II.4.1 La voix sur IP

La voix sur IP est un service directement lié à l’évolution vers les réseaux NGN. C’est une

application qui est apparue depuis longtemps mais qui n’a pas encore eu le succès escompté,

et cela pour différentes raisons :

La jeunesse des protocoles de signalisation (SIP, H.323, MEGACO) de voix sur IP et

la gestion de la qualité de service qui commence seulement maintenant à être mature

ne permettaient pas un déploiement de services téléphoniques sur IP.

Le seul fait de transporter la voix sur IP n’apporte pas de valeur ajoutée pour

l’utilisateur final, par rapport au service de voix classique. Les services associés à la

voix sur IP n’ont pas encore la maturité nécessaire pour pousser l’évolution vers ces

nouveaux réseaux.


La nécessité d’interconnecter les réseaux IP aux réseaux TDM/SS7 implique des coûts

liés aux équipements d’interconnexion (passerelles) et le prix des terminaux (IP

phones) annihile l’avantage financier apporté par le transport en IP.

Le coût des terminaux IP reste encore supérieur à celui des équipements classiques

(pas encore d’économies d’échelle suffisantes).

Cependant l’évolution de la technologie et des protocoles et l’apparition de services

associés au monde IP devraient permettre l’émergence de la voix sur IP. De plus,

l’évolution des terminaux communicants multimédia est un argument supplémentaire

à celle des réseaux téléphoniques vers la voix sur IP ; ainsi l’UMTS, dans la release 5,

généralise le transport en IP au réseau voix.

II.4.2 La diffusion de contenus multimédia

La diffusion de contenu multimédia regroupe deux activités ; l’une focalisée sur la mise en

forme des contenus multimédia, l’autre centrée sur l’agrégation de ces divers contenus via des

portails. Les outils technologiques, tels que le multimédia streaming (gestion d’un flux

multimédia en termes de bande passante et de synchronisation des données) et le protocole

multicast, doivent permettre de fournir un service de diffusion de contenu aux utilisateurs

finaux.

II.4.3 La messagerie unifiée

Le service de messagerie unifiée est l’un des services les plus avancés : c’est le premier

exemple de convergence et d’accès à l‘information à partir des différents moyens d’accès. Le

principe est de centraliser tous les types de messages, vocaux (téléphoniques), écrits (email,

SMS), multimédia sur un serveur ; ce dernier ayant la charge de fournir un accès aux

messages adapté au type du terminal de l’utilisateur. Ainsi un email peut être traduit en

message vocal par une passerelle « text-to-speech » ou inversement un message vocal sera

traduit en mode texte.


II.4.4 Le stockage de données

L’augmentation de capacité des réseaux et la gestion des flux permettent de proposer des

services de stockage de données, en tant que sauvegarde de données critiques sur des sites

protégés, mais aussi en tant qu’accès « local » à un contenu (serveur « proxy » ou « cache »).

En effet, les volumes de données évoluant de façon exponentielle, la nécessité d’offrir les

services à partir des serveurs « locaux » semble indispensable. Cet aspect semble notamment

indispensable pour les applications de télévision interactive et de vidéo on demand (VOD).

II.4.5 La messagerie instantanée

Cette application a déjà un grand succès auprès des internautes : elle permet de dialoguer en

temps réel, à plusieurs, sur un terminal IP (généralement un PC) ayant accès à Internet via une

interface texte. Cependant, il est nécessaire d’installer sur son terminal un logiciel propriétaire

permettant de se connecter à un fournisseur d’accès ; il n’est alors possible de communiquer

qu’avec les utilisateurs souscrivant au même service. L’évolution des réseaux devrait

permettre la standardisation de cette application et la communication entre tous (ouverture du

service) à partir de n’importe quel terminal. C’est l’évolution du service SMS, par l’apport de

l’interactivité et du multimédia (MMS).

II.4.6 Les services associés à la géolocalisation et a la vidéosurveillance

La possibilité de localiser géographiquement les terminaux mobiles a été rapidement perçue

comme une source de revenus supplémentaires. En effet, la géolocalisation permet de

proposer aux utilisateurs finaux des services très ciblés à haute valeur ajoutée liés au contexte

(exemple : horaire, climat) et au lieu. Actuellement aussi la vidéosurveillance connait une

évolution incommensurable avec l’IPV6 il est possible d’affecter une adresse IP a ton

camera, permettant ainsi à un l’utilisateur de joindre une caméra distante à partir de n'importe

quel combiné 3G/UMTS/WCDMA et ceci n'importe quand et n'importe où.

II.4.7 Les services associés à la vidéo sans fil

La communication vidéo sera une partie intégrale des services offerts par le système des

communications sans fil de la troisième génération. La vision courante inclut un petit

dispositif portable qui permettra à l’utilisateur de communiquer n’importe où dans du monde

avec n’importe qui avec une variété de formats (voix, données, image, et vidéo) de

pratiquement n’importe quel endroit géographique.


L’introduction de l’IMS (IP Multimédia Subsystem) dans les réseaux GSM et mobile

représente un changement fondamental dans les réseaux de télécommunication de type voix.

Les nouvelles capacités des réseaux et des terminaux, le mariage entre l ’Internet et la voix, le

contenu et la mobilité donnent naissance à des nouveaux modèles de réseaux et surtout offrent

un formidable potentiel pour développer de nouveaux services. Dans cet objectif, l’IMS est la

solution idéale à nos problèmes. Le chapitre suivant portera sur les principes sur lesquels sont

fondés les NGN, les types des réseaux NGN existants ainsi que les différents services

réellement pertinents, qui sont des étapes nécessaires pour pouvoir comprendre les stratégies

d'évolution des réseaux actuels GSMs ou mobiles vers une architecture en NGN multiservice

II.5 Présentation du réseau NGN : NGN Multimédia

II.5.1 Présentation des NGN

Les NGN sont définis comme étant un réseau de transport en mode paquet permettant la

convergence des réseaux Voix/données et GSM/Mobile; ils permettront de fournir des

services multimédia accessibles depuis différents réseaux d’accès. Afin de s’adapter aux

grandes tendances qui sont la recherche de souplesse d’évolution de réseau, la distribution de

l’intelligence dans le réseau, et l’ouverture à des services tiers, les NGN sont basés sur une

évolution progressive vers le « tout IP » et sont modélisés en 4 couches indépendantes

dialoguant via des interfaces ouvertes et normalisées.


Figure 12: Présentation de différentes couches dans le modèle NGN

II.5.2 Types de réseaux NGN

Il existe trois types de réseau NGN : NGN Class 4, NGN Class 5 et NGN Multimédia. Les

NGN Class 4 et Class 5 sont des architectures de réseau offrant uniquement les services de

téléphonie. Il s’agit donc de NGN téléphonie. Dans le GSM, un commutateur Class 4 est un

centre de transit tel que les GMSC 1 et 2. Un commutateur Class 5 est un commutateur

d’accès tel que le MSC 3. Le NGN Class 4 (respectivement NGN Class 5) émule donc le

réseau mobile au niveau transit (respectivement au niveau accès) en transportant la voix sur

un mode paquet. Le NGN Multimédia est une architecture offrant les services multimédia

(messagerie vocale/vidéo, conférence audio/vidéo, Ring-back tone voix/vidéo) puisque

l'usager a un terminal IP multimédia. Cette solution est plus intéressante que les précédentes

puisqu’elle permet à l’opérateur d’innover en termes de services par rapport à une solution

NGN téléphonie qui se cantonne à offrir des services de téléphonie pas très attrayant pour le

consommateur et très limite.

Le NGN Class 4 permet : Le remplacement des centres téléphoniques de transit

(Switch Class 4 voir GMSC) permettent de gérer La croissance du trafic téléphonique


Le NGN Class 5 permet : Le remplacement des centres téléphoniques d’accès (Switch

Class 5 voir MSC) et garantit le transport de la voix directement sous IP sans avoir à

déployer de passerelles VoIP pour la conversion TDM/IP comme c’est le cas dans une

solution de NGN Class 4.

Le Multimédia NGN permet d’offrir des services multimédia à des usagers disposant

d’un accès large bande tel que EDGE/UMTS, WiFi/WiMax etc.

II.5.3 Architecture NGN classique

Les principales caractéristiques des réseaux NGN sont l’utilisation d’un unique réseau de

transport en mode paquet (IP, ATM, MPLS) ainsi que la séparation des couches de transport

des flux de paroles et de contrôle des communications, qui sont implémentées dans un même

équipement pour un commutateur traditionnel. Ces grands principes et concernant les

équipements actifs du cœur de réseau NGN se déclinent techniquement comme suit :

Remplacement des commutateurs traditionnels par deux équipements distincts

D’une part des serveurs de contrôle d’appel dits Softswitch ou Media Gateway

Controller (correspondant schématiquement aux ressources processeur et mémoire des

commutateurs voix traditionnels).

D’autre part des équipements de médiation et de routage dits Media Gateway

(correspondant schématiquement aux cartes d’interfaces et de signalisation et aux

matrices de commutation des commutateurs voix traditionnels), qui s’appuient sur le

réseau de transport mutualisé NGN.

Apparition de nouveaux protocoles de contrôle d’appel et de signalisation entre ces

équipements (de serveur à serveur, et de serveur à Media Gateway).

La figure ci-dessous présente la structure physique d’un réseau NGN avec les différentes

entités fonctionnelles, les principaux réseaux d’accès ainsi que les différents protocoles mis en

œuvre.


Figure 13: Architecture simplifiée des NGN

Les équipements NGN offrent différents et protocole de signalisation :

La 3GPP Release 4 a défini des spécification par rapport aux fonctions des différentes entités

et interfaces pour le service mobile .Les principaux nouveaux interfaces sont les suivants :

- Mc interface (MSC Server - MGW)

- Nc interface (MSC Server – MSC Server )

- Nb interface (MGW – MGW)

L’interface Nc décrit l'interface entre MSS et la Passerelle MMS sur le réseau. Entre deux

réseau d’opérateur différent La signalisation de contrôle d'appel BICC CS-2 est supporté et

exécutée à ce niveau. BICC CS-2 est supporté par ATM et IP .Au niveau de l’interface Nc si

le réseau principal est basé sur le transport IP.

L’interface Mc décrit l’interface entre le MSS et le MGW. Le protocole qui est utilisé pour

le dialogue entre ces deux entités est le protocole de contrôle H.248 ou Megaco ou SIP. Le

support de connexion qui sera utiles entre le MSS and MGW sera de l’Ethernet 100. Les

Router/Switch pourrons être dans le même local ou non que l’entité MSS et MGW (utilisation

dans ce cas d’ATM pour le transport)

II.5.3.1 Les entités fonctionnelles du cœur de réseau

II.5.3.1.1 La Media Gateway (MGW)

La Media Gateway est située au niveau du transport des flux média entre le réseau GSM et les

réseaux en mode paquet, ou entre le cœur de réseau NGN et les réseaux d’accès. Elle a pour

rôle:


Le codage et la mise en paquets du flux média reçu du réseau temporel synchrone

classique GSM et vice-versa (conversion des circuits numériques classiques (64kb/s)

en paquets de données) grâce au TGW (Trunking Gateway).

Le codage et la mise en paquets du flux média reçu du RNC et de la BSC (conversion

de flux de trafic des systèmes d'accès à 2Mb/s en paquets) grâce aux AGW (Access

Gateway)

La transmission, suivant les instructions du Media Gateway Controller, des flux média reçus de part et d'autre.

II.5.3.1.2 La Signaling Gateway (SGW)

La fonction Signalling Gateway a pour rôle de convertir la signalisation échangée entre le

réseau NGN et le réseau externe interconnecté selon un format compréhensible par les

équipements chargés de la traiter, mais sans l’interpréter (ce rôle étant dévolu au Media

Gateway Controller). Notamment, elle assure l’adaptation de la signalisation par rapport au

protocole de transport utilisé (exemple : adaptation TDM / IP).

II.5.3.1.3 Le serveur d’appel ou Media Gateway Controller (MGC) ou Softswitch

Dans un réseau NGN, c’est le MGC ou encore MSS qui possède « l'intelligence ». Il gère :

L’échange des messages de signalisation transmise de part et d'autre avec les

passerelles de signalisation, et l’interprétation de cette signalisation.

Le traitement des appels : dialogue avec les terminaux H.323, SIP voire MGCP,

communication avec les serveurs d’application pour la fourniture des services.

Le choix du MG de sortie selon l'adresse du destinataire, le type d'appel, la charge du

réseau etc. ..

La réservation des ressources dans le MG et le contrôle des connexions internes au

MG (commande des Media Gateway).

II.5.4 Les familles de protocoles et interface d’un réseau NGN

La convergence des réseaux voix/données ainsi que le fait d’utiliser un réseau en mode paquet

pour transporter des flux multimédia, ayant des contraintes de « temps réel », a nécessité

l’adaptation de la couche contrôle. En effet ces réseaux en mode paquet étaient généralement

utilisés comme réseau de transport mais n’offraient pas de services permettant la gestion des

appels et des communications multimédia. Cette évolution a conduit à l’apparition de

nouveaux protocoles, principalement concernant la gestion des flux multimédia, au sein de la

couche Contrôle.


II.5.4.1 Les protocoles de contrôle d’appel

Les protocoles de contrôle d’appel permettant l’établissement, généralement à l’initiative d’un

utilisateur, d’une communication entre deux terminaux ou entre un terminal et un serveur ; les

deux principaux protocoles sont H.323, norme de l’UIT et SIP, standard développé à l’IETF

[2] et qui a été retenu dans le cadre du projet IMS.

Le protocole alternatif : SIP

SIP (Session Initiation Protocol) est un protocole de contrôle qui peut établir, modifier et

terminer des sessions multimédia, aussi bien des conférences que des appels téléphoniques sur

des réseaux mode paquets. Il est sous forme de texte, tout comme http ou SMTP, et a pourrôle

d’initier des sessions de communications interactives. Ces sessions peuvent inclure aussi bien

de la voix, de la vidéo, des jeux interactifs...

L'architecture de SIP est basée sur des relations client/serveur. Les principales composantes

sont : Les terminaux sont des appareils pouvant émettre et recevoir de la signalisation SIP.

Le Redirect Server établit la correspondance entre l’adresse SIP du terminal appelé et

la ou les adresses où il pourra effectivement être joignable.

Le Proxy Server remplit la même la fonction qu’un Redirect Server.

Le Registrer est essentiel dans tout réseau SIP ou l’on veut utiliser les services de

localisation

Figure 14 : Session Initiation Protocol (SIP)


Les protocoles de commande de Media Gateway

Les protocoles de commande de Media Gateway sont issus de la séparation entre les couches

Transport et Contrôle et permet au Softswitch ou Media Gateway Controller de gérer les

passerelles de transport ou Media Gateway. MGCP (Media Gateway Control Protocol) de

l’IETF et H.248/MEGACO, développé conjointement par l’UIT et l’IETF, sont actuellement

les protocoles prédominants mais H.248/MEGACO sera retenu dans le cadre du projet IMS.

Le protocole alternatif : MEGACO/H.248

Le groupe de travail MEGACO (MEdiaGAtewayCOntrol) a été constitué en 1998 pour

compléter les travaux sur le protocole MGCP au sein de l’IETF. Depuis 1999, l’UIT et l’IETF

travaillent conjointement sur le développement du protocole MEGACO/H.248 ; c’est un

standard permettant la communication entre les Media Gateway Controller (MGC) et les

Media Gateway (MG). Il est dérivé de MGCP et possède des améliorations par rapport à

celui-ci :

Support de services multimédia et de vidéoconférence.

Possibilité d’utiliser UDP ou TCP.

Utilise le codage en mode texte ou binaire.

Figure 15: protocole Megaco/H.248

II.5.4.2 Les protocoles de signalisation entre les serveurs de contrôle

Les protocoles de signalisation entre les serveurs de contrôle (ou Media Gateway Controller)

permettant la gestion du plan contrôle :

Au niveau du cœur de réseau avec des protocoles tels que BICC (Bearer Indépendant

Call Control), SIP-T (SIP pour la téléphonie)

A l’interconnexion avec les réseaux de signalisation SS7, généralement via des

passerelles de signalisation ou Signalling Gateway par l’utilisation de protocole tel que

SIGTRAN. De plus, l’interconnexion de ces réseaux de données avec les réseaux

Media Gateway

Controller

Media Gateway

Controller

Media Gateway

Media Gateway

BICC


existants de téléphonie (TDM avec signalisation SS7) a nécessité le développement de

protocoles dédiés à l’interconnexion des réseaux et au transport de la signalisation SS7

sur des réseaux en mode paquet.

Mais le protocole SIP sera retenu dans le cadre du projet IMS.

II.6 NGN Multimédia ou IMS (IP Multimédia Subsystem)

L'IMS normalisé par le monde des télécommunications est une nouvelle architecture basée sur

de nouveaux concepts, de nouvelles technologies, de nouveaux partenaires et un nouvel

écosystème. L’idée d’architecture IMS a été suggérée afin de répondre au besoin de

convergence des services multimédia entre réseaux mobiles et filaires et d’en faciliter les

interfaçages. L’IMS doit s’insérer dans la réalisation des réseaux de nouvelle génération

(NGN), ce qui n’est pas sans poser des interrogations sur son avenir. Différentes voies sont

possibles .L’IMS est une partie structurée de l’architecture des réseaux de nouvelle génération

(NGN) qui permet l’introduction progressive des applications voix et données multimédia

dans les réseaux fixes et mobiles. L’IMS fait appel à IP et au protocole SIP (Session Initiation

Protocol), créé par l’IETF avec des extensions qui sont introduites par le 3GPP et le groupe de

travail TISPAN de l’ETSI. L’IMS implique également les entités de normalisation ATIS,

3GPP2, OASIS, FMCA, OSA/Parlay et l’UIT-T. L’IMS vise à assurer la compatibilité entre

les réseaux mobiles 2G, 2G+, 3G, les réseaux à commutation de circuits RTPC/RNIS et

Internet pour les services vocaux et multimédia.. L’IMS est également désigné sous le

vocable de NGN Multimédia. Décembre 2005 -Publication de la première édition de la

norme ETSI sur IMS [5].

II.7 Architecture IMS

Dans sa release 5, le 3GPP définie pour la première fois, une architecture IMS qui permet une

ouverture vers les plateformes de services. L’architecture IMS est constituée par un ensemble

d’équipements et de protocoles dont les fonctions et les rôles se complètent. Les interfaces sur

les différentes liaisons internes et externes à cette architecture font l’objet de spécifications.

Le principe de l’IMS consiste d’une part à séparer nettement la couche transport de la couche

des services et d’autre part à utiliser la couche transport pour des fonctions de contrôle, de

signalisation et de qualité de service associée à l’application désirée. L’IMS met en place une

plateforme unique se trouvant sur la couche application pour tous les services multimédia,

capable d’offrir rapidement et simultanément ceux-ci sur les réseaux filaires et radio.

Les couches de l’architecture NGN Multimédia sont présentées sur la Figure suivante.


Figure 16 : Exemple d’architecture NGN Multimédia simplifié

Figure 17 : Exemple d’architecture NGN Multimédia [3]

Quatre couches ont été définies dans les réseaux NGN dont trois visible sur la première figure

ci-dessus, et sont:

• La couche radio

Peut représenter tout accès haut débit tel que : UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access

Network), CDMA2000 (technologie d’accès large bande utilisée dans le réseaux mobiles de

Sudatel par exemple Wireless IP, Wifi, etc.


• La couche transport:

La couche de transport est responsable de l'abstraction de la réalité des réseaux d'accès

(filaire, de paquets radio) de l'architecture NGN. Par essence, cette couche joue le rôle de

point d'intersection entre les couches d'accès et le réseau IP au-dessus d'elle. Elle est

responsable de l’initialisation des paramètres d’accès au réseau IP (affectation de l'adresse IP

et de la passerelle par défaut via DHCP).

• La couche signalisation

L’IMS joue le rôle de couche logique intermédiaire entre, d’un côté, les terminaux et les

réseaux d'accès et de transport orientés IP et, de l’autre, les services applicatifs de télécoms

(voix sur IP, push-to-talk, messagerie instantanée). Elle met en œuvre certaines fonctions

techniques (mécanismes de contrôle et signalisation) entre différents équipements au cœur

d’un réseau d’opérateurs, en recourant au protocole de signalisation SIP (Session Initiation

Protocol) standardisé par l’IETF (l’organe de normalisation technique d’internet).

Indépendant de la nature des données transportées, SIP apporte en outre la détection de la

présence de l’abonné, que connaissent bien les utilisateurs de messagerie instantanée sur

Internet.

• La couche service

Il y a trois plateformes de services standardisées : (1) SIP application server, (2) Open Service

Access Service Capability Server (OSA SCS) et (3) l’IP Multimédia Service Switching

Function (IM-SSF). Les services offerts par ces plateformes sont des services à valeurs

ajoutées (value-added services VAS) ou des services spécifiques à l’operateur. Le S-CSCF

utilise la même interface, l’interface IMS Service Control (ISC)ou (I-CSCF),pour interfacer

avec toutes ces plateformes. Le protocole de signalisation à travers cette interface est SIP.

L’OSA SCS et L’IM-SSF ne sont pas des serveurs d’applications proprement dit. Ce sont plus

des passerelles (Gateways) d’accès aux autres environnements de services. L’OSA SCS et

l’IM SSF interface respectivement avec l’OSA application server et le CAMEL Service

Environnent (CSE). Du point de vue du S-CSCF, cependant, ils présentent tous le même

comportement de l’interface ISC. Les services sont brièvement décrits ci-dessous:


Figure 18: Les couches de services IMS

L’architecture IMS peut être résumée très sommairement de la façon suivante :

- L’utilisateur est identifié par le réseau de deux façons, une identité publique (SIM ou

USIM) liée à son adresse Internet ou à son numéro de téléphone et une identité privée (ISIM)

qui n’est pas utilisée pour le routage, ces deux identités étant enregistrées sur la même carte

(UICC). A l’identité publique est associé un profil de service et d’abonnement, qui est

mémorisé dans la base de données du réseau (serveur d’applications), appelée HSS (ou

UPSF). L’IMS autorise ou non l’accès à une ressource de réseau ou à une application selon le

profil de l’abonné. [6]

- L’intelligence active de l’IMS est concentrée dans un serveur d’appel constitué d’un

trio d’équipements logiques appelés « CSCF » (Call Session Control Function ou Call State

Control Function). On distingue :

le « I-CSCF » (Interrogating), qui est le point d’aiguillage intermédiaire pour

l’initialisation des connexions, et qui, via le DNS, fournit la destination recherchée

pour les requêtes orientées vers les multiples SCSCF des réseaux.

Le « S-CSCF » (Serving) Prend en charge le contrôle de la session SIP. Il maintient

un état de session afin de pouvoir invoquer les services demandés «serving in charge».

Dans un réseau d'opérateur, différents S-CSCF peuvent présenter des fonctionnalités

différentes .Les fonctions réalisées par le S-CSCF pendant une session comprennent :

L'émulation de la fonction Registrar puisqu'il accepte les méthodes SIP

d'enregistrement et met à jour le HSS.

L'émulation de la fonction Proxy server puisqu'il accepte les méthodes SIP et les

achemine.


L'émulation de la fonction User Agent puisqu'il peut terminer des méthodes SIP

par exemple lorsqu'il exécute des services complémentaires.

L'interaction avec des serveurs d'application après avoir analysé les critères de

déclenchement des services correspondants.

La génération de CDRs.

Le «P-CSCF» (Proxy) sert d’extension logique vers le réseau de l’abonné ou vers le

réseau visité et sert au contrôle le réseau d’accès. Il assure les fonctions de liaison aux

réseaux de paquets et au PDF visites (pour la recherche de profils de l’usager). Dans la

cinquième version de la norme TISPAN, le PDF est séparé de l’ICSCF afin de

permettre l’ouverture de nouvelles applications liées à la qualité de service hors IMS.

Cette interface P-CSCF existera dans tous les réseaux NGN, fixes ou mobiles. En fixe,

il sert à la voix sur IP et en réseau mobile, il est utilisé pour toutes les connexions.

Deux des CSCF (le I et le S) sont connectés à la base de données du réseau (HSS/UPSP) afin

de recevoir les informations nécessaires aux autorisations de connexion. Le ICSCF est relié

aussi aux ICSCF de réseaux voisins afin d’assurer les communications sortantes ou entrantes

au réseau considéré, en particulier celles qui sont destinées au commutateur classique

(GSM/RTPC).

Le trio d’équipements de signalisation CSCF et les informations du HSS ouvrent l’accès aux

serveurs d’application SIP, OSA et CAMEL. Les données relatives à l’abonné (identité, droits

et état de la session) sont enregistrées dans le HSS (correspond à peu près au HLR des réseaux

mobiles), à partir duquel on ouvre les tickets de tarification à l’aide du protocole Diameter,

basé sur IP. Le HSS assure ainsi trois fonctions de sécurité : Authentification, Autorisation et

Comptabilité, essentielles à l’IMS.

SIP Application Server (AS):En plus du control de session, un serveur SIP peut

également fournir différents services à valeurs ajoutées. Un AS SIP permet au CSCF

d'utiliser des services basés sur SIP et d'interagir avec d’autres serveurs d'application

SIP sans composants supplémentaires.

CAMEL Service Environnent (CSE):Le CSE fournit des services hérités des réseaux

intelligents (Intelligents Networks IN). Il permet aux opérateurs d’agir sur les

infrastructures IMS existantes pour introduire les services hérités des réseaux 2G.

Comme indiqué précédemment, le S-CSCF interagit avec le CSE par l’intermédiaire


de l'IM-SSF. L’IM-SSF introduit les fonctionnalités CAMEL et interfaces avec le CSE

par l’interface CAP (CAMEL Application Part).

OSA Application Server: Ces applications peuvent être développées par des tiers qui

ne sont pas propriétaires de l’infrastructure réseau. Le serveur d'application OSA

fournit un cadre standard pour des tiers leur permettant d’avoir un accès sécurisé à

l’IMS. L'architecture de référence OSA définit un OSA Application Server qui sert

d’environnement d'exécution pour des applications tierces. Le serveur d'application

OSA interfaces avec les CSCF à travers l'OSA SCS par l'interface OSA API

(Application Programming Interface).

Terminal IMS

Il s’agit d’une application sur un équipement de l’usager qui émet et reçoit des requêtes SIP. Il

se matérialise par un logiciel installé sur un PC, sur un téléphone IP ou sur une station mobile

UMTS (UE, User Equipment).

Avant de pouvoir utiliser les services du domaine IMS, tels qu'établir une session multimédia

ou recevoir une demande de session, un usager doit s'enregistrer au réseau. Que l'usager soit

dans son réseau nominal ou dans un réseau visité, cette procédure fait intervenir un P-CSCF.

Par ailleurs, tous les messages de signalisation émis par le terminal ou à destination du

terminal sont relayés par le P-CSCF ; le terminal n'a jamais la connaissance des adresses des

autres CSCFs (idem I-CSCF et S-CSCF).

II.8 MGCF, IMS-MGW et T-SGW : Interfonctionnement avec le GSM et le RTC*

L’IMS ne sera pas déployé par tous les opérateurs en même temps. Il est donc nécessaire de

prévoir des passerelles entre les réseaux GSM/RTC et son réseau IMS. Ces passerelles de

média (media gateways) sont contrôlées par des softswitchs. L’IMS identifie aussi le

signaling gateway ceci en permettant de délivrer la signalisation ISUP du RTC/GSM au

softswitch sur SIGTRAN (ceci dans le cas ou l’operateur ne souhaiterai pas d’une liaison sur

IP sinon SIP). Le domaine IMS doit inter-fonctionner avec le GSMP afin de permettre aux

utilisateurs IMS d'établir des appels avec le GSMP. L'architecture d'interfonctionnement

présente un plan de contrôle (signalisation) et un plan d'usager (transport). Dans le plan

usager, des passerelles (IMS-MGW, T-SGW, MGCF) sont requises afin de convertir des flux

RTP en flux TDM ou ATM .Ces passerelles ne traitent que le média. Des entités sont

responsables de créer, maintenir et libérer des connexions dans ces passerelles; il s'agit de

contrôleurs de passerelles (MGCF, Media Gateway Control Function). Par ailleurs, ce même


MGC termine la signalisation ISUP du côté GSM qu'il convertit en signalisation SIP qui est

délivrée au domaine IMS. Dans le cas des interconnexions TDM, les messages ISUP

provenant du GSM/RTC* d’un autre operateur, sont d'abord acheminés sur SS7 à une

passerelle de signalisation (T-SGW, Trunking Signaling Gateway) qui les relaye au MGC sur

un transport SIGTRAN. L'interfonctionnement entre le domaine IMS et le GSMP est donc

assuré par trois entités : L'IMS-MGW (IP Multimédia Subsystem Media Gateway Function),

MGCF (Media Gateway Control Function) et T-SGW (Trunking Signaling Gateway

Function).

II.8.1 L'IMS-MGW

Reçoit un trafic de parole du GSMP ou RTCP et l'achemine sur un réseau IP. Le trafic audio

est transporté sur RTP/UDP/IP

Supporte généralement des fonctions de conversion du média et de traitement du

média (annulation d'écho, pont de conférence).

Est contrôlé par le MGCF à travers le protocole MEGACO/H.248.

II.8.2 Le MGCF

Comme les entités CSCF, il n'appartient qu'au plan de contrôle et non au plan média.

Contrôle l'IMS-MGW afin d'établir, maintenir et libérer des connexions dans l'IMS-

MGW. Une connexion correspond par exemple à une association entre une

terminaison TDM ou ATM (terminaison du côté GSM) et une terminaison

RTP/UDP/IP. Un transcodage de la parole doit aussi avoir lieu au niveau de l'lMS-

MGW pour convertir la parole reçue et qui est encodée à l'aide du codec G.711, en

parole encodée en utilisant le codec AMR (UMTS) si le terminal IMS est un mobile

UMTS.

Assure la conversion des messages ISUP (Signalisation GSM) en des messages SIP

Signalisation IMS).

Sélectionne le CSCF approprié afin de remettre la signalisation SIP qu'il génère, au

sous-système IMS.


II.8.3 Le T-SGW

Assure la conversion du transport pour l'acheminement de la signalisation ISUP entre

le commutateur téléphonique et le MGCF. La signalisation ISUP est échangée :

• Sur SS7 entre le commutateur et le T-SGW.

• Sur SIGTRAN entre le T-SGW et le MGCF.

Par contre, n'analyse pas les messages d'application ISUP. La figure ci-dessous représente un

appel initié par le GSMP et à destination d'un terminal dans le sous- système IMS. Le

commutateur du GSM réserve un circuit de parole qu'il partage avec l'IMS-MGW et émet un

message ISUP IAM sur un transport SS7 au T-SGW (Trunking Signaling Gateway). Le

TSGW est responsable de la conversion du transport du message ISUP. Ce message est relayé

à l'entité MGCF sur SIGTRAN. Le MGCF crée un contexte dans l'entité IMS-MGW en

utilisant le protocole MEGACO/H.248. Ce contexte consiste en une association entre une

terminaison TDM et une terminaison RTP. La terminaison TDM termine le circuit de parole

que l'IMS-MGW partage avec le commutateur téléphonique. La terminaison RTP termine les

canaux RTP entre l'IMS- MGW et le terminal IMS. L'IMS-MGW retourne une réponse à

l'entité MGCF ; cette réponse contient un "local descriptor" qui correspond à la description

SDP associée à sa terminaison RTP. L'entité MGCF génère une méthode SIP INVITE

contenant la description SDP retournée par l'IMS-MGW. Cette méthode est envoyée au sous-

système IMS qui se charge de la délivrer au terminal IMS appelé.

Figure 19 : Interfonctionnement entre GSM notre réseau IMS

Le chapitre suivant traitera des stratégies de migration que doivent adopter un opérateur

historique mobile dans l’objectif de migrer vers les réseaux NGN multimédias.


ChApITRE III : STRATéGIE DE MIGRATION ET pROCESSUS DE DIMENSIONNEMENT DU RéSEAU DE TIGO

III : Stratégie de migration du réseau actuel vers le NGN multimédia

III. 1 Présentation des scenarii de migration du réseau actuel vers le NGN multimédia

L’évolution d’un réseau existant vers la nouvelle structure nécessitera une stratégie de

migration progressive visant à réduire au minimum les dépenses d’investissement pendant la

phase de transition, tout en tirant parti très tôt des avantages qu’elle présente. Quatre

stratégies, selon le cabinet d'Ovum consulting [6] (dans le cahier de charge relatif à la

régularisation des migrations concernant l’environnement des technologies NGN), peuvent se

faire distinguer suivant ces 4 scenarii [7], selon que l'IMS sera déployée sur mon réseau

mobile , seulement les 3 premiers m’ y intéresseront :

Scenario 1 : évolution vers des commutateurs NGN MultiMedia en transit(GMSC)

Scenario 2 : remplacement des commutateurs de classe 5, par des solutions IMS

Scenario 3 : en IP en parallèle du réseau existant

Scenario 4 : en remplacement total du backbone en IP (overlay*).

Dans ce qui suit nous utiliserons la terminologie suivante comme vue sur l’introduction:

Commutateur de Classe 5 NGN qui permet de remplacer les MSC traditionnelles

Commutateur de Classe 4 NGN qui permet de remplacer les GMSC (qui font les

transits nationale et internationale).

Et quand au scenario 3 il s’agira de séparer les infrastructures TDM du réseau IP ainsi

que tout ce qui sera VAS (système à valeur ajoute) .

Le scenario 4 sera optionnel car vu la démarche à suivre et les dépenses que cela

pourrai engendrer seraient excessives, notre choix sera plutôt oriente vers les trois

premières solutions.

Selon le cas, la nature des applications assurées par les équipements de réseau, les charges

financières (CAPEX/OPEX) et la durée de transition, sont assez différentes. Toute démarche

entreprise lors de cette étape de transition devra simplifier l’évolution du réseau vers

l’architecture NGN à commutation de paquets. Pendant plusieurs années encore, les services


de commutation traditionnels vont devoir coexister avec des éléments de réseau mettant en

œuvre de nouvelles technologies .Dans ce chapitre nous nous consacrerons à la migration des

réseaux mobiles vers une architecture NGN Multimédia (IMS) avec une étude des évolutions

majeures au sein du cœur du réseau UMTS ou CDMA à savoir ?

III.2 Migration des réseaux mobiles vers l’IMS

Les réseaux mobiles sont confrontés aux contraintes de flexibilité de gestion, d’ouverture de

services mais aussi de déploiements d’équipements. En outre, ce sont les même besoins que

les réseaux GSMs qui ont générés ce besoin de convergence; à savoir : une évolution

technologique d’envergure et une demande pour un réseau de services universel. L’évolution

des réseaux mobiles vers une architecture multiservice a suivi une tendance plus régulière

aussi bien au niveau technologique que sur le plan de la normalisation. En effet, partant du

réseau GSM pour le transport de la voix et qui est basé sur la commutation de circuits, le

besoin de convergence voix/données a donné naissance au GPRS. Ce fut une évolution

majeure du GSM par l’utilisation de la commutation de paquets et l’augmentation des débits,

la génération 2.5, le GPRS, a ouvert la porte aux applications multimédia et implicitement une

transition vers les réseaux de troisième génération : le CDMA et l’UMTS sont nées. Ces

derniers sont les premiers systèmes qui incluent dans leurs spécifications une évolution vers

l’architecture du futur : le NGN. Dans cette partie, nous allons présenter les évolutions

majeures au sein du réseau UMTS ou CDMA à savoir ?

III.2.1 Quelle solution doit accompagner les NGN multimédias sur l’infrastructure radio

Les applications multimédia, en particulier, ont des exigences de haut débit et de qualité de

service que ces réseaux devront satisfaire. Les nouveaux profils de trafic, très gloutons, vont

nécessiter des technologies de nouvelles générations cote radio.

Ainsi le CDMA 2000 marqua une évolution de la technologie de seconde génération CDMA

IS-95, très minoritaire dans le monde mais présente sur des marches comme le cas ici au

Sénégal avec Expresso .Qui a choisi cette technologie d’emblée pour tout ce qui est paquet

ainsi pouvant supporter des débits assez élèves sur l’interface air permettant d’offrir aux

usages des services multimédias. Son déploiement a commencé ici au Sénégal toujours avec

ce même operateur au début des années2009 avec la technologie CDMA2000 1x EV-DO

(Enhanced Voice - Data Only), puis avec l'EV-DV (Enhanced Voice - Data Video). Le

passage de la 2G à la 3G est plus facile dans la famille CDMA/CDMA2000 que dans la


famille GSM/UMTS: sur le plan technique, il s'agit d'une simple évolution et non d'une

révolution, et la technologie se révèle plus fruste et intégrée. Par exemple : il n'existe pas

d'équivalent de la carte SIM ou U-SIM, un terminal ne peut donc être utilise que chez

l'opérateur qui fournit le terminal au départ et c’est ce qui se passe avec Expresso .Mais par

contre on notera qu’avec les opérateurs tel que Tigo qui ont commencé avec la technologie

2G ne pourront choisir d'évoluer que vers la technologie UMTS pour la 3G (exemple :

TDMA, W-CDMA) pour une parfaite intégration.

III.2.2 UMTS release 99 : l’héritage du GSM/GPRS

Les interfaces de l’UTRAN avec le cœur de réseau sont basées sur un transport ATM (AAL2

pour la voix, AAL5 pour les données). Le transport dans le cœur de réseau peut ensuite être

effectué (au choix de l’opérateur) soit en ATM pour l’ensemble des flux, soit en ATM puis

TDM pour les flux circuit et en IP pour les flux paquet. La signalisation à l’interface avec

l’UTRAN est transportée soit dans des circuits virtuels ATM, soit avec le protocole de

transport de SS7 sur IP SIGTRAN. Les appels multimédia sont supportés, mais de manière

transparente. En effet, les messages de signalisation multimédia sont transportés de manière

transparente dans une connexion circuit ou dans un contexte PDP (tunnel GTP entre SGSN et

GGSN), ce qui évite d’introduire des fonctions multimédia dans les équipements GSM et

GPRS, limitant les impacts aux terminaux et à l’ajout de serveurs multimédia (Gatekeepers).

Les protocoles de contrôle d’appel multimédia retenus sont H.323 pour le domaine paquet et

H.324-M pour le domaine circuit, choix plus conforme à la maturité actuelle des protocoles

(par rapport à SIP). Cependant, le transport de la signalisation multimédia étant transparent,

SIP pourrait a priori être supporté de la même manière. La R99 prépare donc l’évolution vers

la solution cible tout IP en introduisant dès les débuts de l’UMTS un transport convergent des

flux voix et données. Les versions ultérieures de la norme UMTS intègrent une évolution

encore plus nette vers une architecture de type NGN. La release R4 (ex-R99) est la première

étape vers un cœur de réseau tout IP, et la release R5 finalise cette évolution. [8]


Figure 20 : Exemple d’intégration de l’architecture UMTS (Rel 4 ) dans le réseau de Tigo

III.2.3 UMTS releases R4/R5 : l’évolution vers le tout IP multimédia

Alors que la release 99 UMTS a principalement pour vocation de gérer une transition douce

avec le GSM/GPRS, la release 4 (anciennement dénommée release 2000) de l’UMTS propose

une architecture résolument novatrice afin d’évoluer vers le tout IP multimédia. Suite aux

discussions techniques au sein du 3GPP et afin de prendre en compte la maturité des produits

et solutions nouvelles, les évolutions de l’UMTS prévues dans cette version ont été

échelonnées dans le temps et réparties sur deux versions successives, rebaptisées R4 et R5.

III.2.3.1 UMTS Release R4 : séparation des couches transport et contrôle

Conformément à l’un des concepts de base des NGN, la version R4 de la norme UMTS

prévoit une évolution optionnelle du domaine circuit, sous la forme d’une restructuration

fonctionnelle des MSC pour introduire une séparation des couches transport (Media Gateway)

et contrôle d’appel (MSC server).

Le MSC server a les mêmes caractéristiques qu’un MGC (Media Gateway Controller),avec en

complément des fonctions spécifiques mobile. Il est ainsi en mesure de dialoguer avec les

autres MSC server en utilisant le protocole BICC ou SIP-T selon que le protocole de transport


utilisé est ATM ou IP, mais conserve notamment des liens de signalisation utilisant le

protocole MAP avec les HLR.

La signalisation de commande entre MSC server et MGW utilise le protocole H.248avec des

extensions spécifiées par le 3GPP. Cette signalisation peut être transportée en utilisant le

protocole MTP3b si le transport s’appuie sur une couche ATM, ou SIGTRAN (SCTP) si le

transport s’appuie sur IP.

Figure 21 : UMTS architecture release 4

III.2.3.2 UMTS Release R5 : ajout du domaine IP multimédia

La release R5 introduit un nouveau domaine, l’IP Multimédia (IM) Subsystem, s’appuyant sur

les services du domaine paquet pour fournir des services de communications convergents

(voix sur IP, données, multimédia) en IP natif. Ainsi, les communications multimédia ne sont

plus supportées de manière transparente mais deviennent le mode de communication cible de

l’UMTS. Ce n’est que pour des raisons de compatibilité avec les réseaux GSM/GPRS et

UMTS R99 et avec les terminaux non IP multimédia que le domaine circuit (MSC servers et

MGW associées) est maintenu. Le cœur de réseau UMTS IP multimédia utilise le protocole

SIP pour gérer les sessions IP multimédia, et le protocole IP pour le transport du trafic et de la

signalisation associés. Il supporte l’interfonctionnement avec les réseaux voix et données IP

GSMs et mobile existants, y compris Internet .Le choix du protocole de contrôle d’appel pour


les appels VoIP et multimédia a fait l’objet de longues discussions, mais SIP a fini par

s’imposer au 3GPP grâce à son caractère IP natif et son apparente simplicité comparé à

H.323. Le protocole SIP de l’IETF doit cependant être enrichi pour prendre en compte

certaines évolutions spécifiées par le 3GPP pour un usage dans le cœur de réseau UMTS,

notamment concernant les spécificités liées à la gestion de la mobilité.

Figure 22 : Architecture de référence Release 5

Pour assurer le contrôle d’appel et la gestion de la signalisation dans ce nouveau domaine, de

nouvelles entités sont ajoutées, ou des équipements existants sont modifiés. En terme de

gestion de la mobilité, le HSS UMTS est chargé de la mise à jour du profil utilisateur, et peut

intégrer ou coopérer avec des entités standards dans le monde IP, comme un serveur distant

d’authentification et d’autorisation (RADIUS ou DIAMETER) ou un serveur gérant la

résolution d’adresse et l’allocation dynamique d’adresse IP (fonctions DNS et DHCP).Avec la

R5 UMTS, le transport IP se généralise progressivement à l’ensemble du réseau, et IPv6 est

introduit dans le cœur de réseau :

Il est à noter que les interfaces de transport en sortie de l’UTRAN, qui étaient de type ATM

en R99, évoluent en IP en R5 (l’évolution du transport en IP au sein de l’UTRAN et sur la

voie radio étant prévue pour des étapes ultérieures de la norme). Le protocole de transport

spécifié pour le domaine paquet est IP (entre RNC, SGSN etGGSN), avec support des options

IPv4 et IPv6.


III.3 Influence de l’UMTS sur la stabilisation du concept IMS

L’UMTS aura un rôle potentiel fort sur l’émergence et la stabilisation du concept NGN.

L’UMTS est le premier système global qui intègre dans ses spécifications futures (releases

R4/R5) des options d’évolution vers une architecture réellement NGN. Les protocoles choisis

à terme par le 3GPP sont :

SIP pour le contrôle d’appel.

MEGACO/H.248 pour le contrôle des Media Gateways.

SIGTRAN pour le transport de la signalisation SS7 sur IP.

Pour la signalisation entre Media Gateway Controller, le choix reste ouvert, entre le protocole

BICC et SIP mais ce dernier est plus mis en avant et constituera notre choix. Même si

l’UMTS rencontre un développement et un succès important sur l’aspect de la migration, il

n’en demeure pas moins que cette évolution doit etre conformes aux spécifications des

versions R4/R5. Les réseaux mobiles semblent prendre en compte l'évolution vers les NGN de

manière plus explicite en termes de normalisation (la normalisation du système UMTS). Dans

le chapitre suivant nous nous sommes efforcés de proposer des solutions adaptables a tout

operateur désirant migrer son réseau vers NGN; Suivant les objectifs du sujet, Tigo devrait

voir son choix se porter sur une architecture de R5et par conséquent dimensionner son réseau

NGN multimédia en fonction de ses forcasts (prévisions mensuel du nombre des abonnées )

pour la voix ,et des calculs de dimensionnement pour les services données et vidéos.

III.4 Dimensionnement dans le NGN Multimédia

L’étape de dimensionnement des équipements et interfaces d’un réseau de communication est

très importante. Elle permet de déterminer le volume des équipements, logiciels et autres

moyens (capacités de transmission…) à acquérir et à déployer pour la fourniture des services

de télécommunications. Le concepteur de réseau ou l’ingénieur en télétrafic qui souhaite

dimensionner un réseau à commutation de paquets ou à commutation de circuits s’intéresse

principalement aux paramètres suivants : débit utile du réseau, charge des différents éléments

du réseau, délais de transit des informations dans le réseau et probabilité de perte d’une partie

ou de toute l’information [10].

III.5 Scenario retenu pour la migration vers le NGN Multimédia

Le scenario qui sera choisi pour ce cas de figure sera le scenario pour tout operateur désirant

de migrer graduellement vers une solution multimédia. N’oubliez pas que dimensionner en


NGN téléphonie revient tout simplement à calculer le trafic GSM d’une part et GPRS

d’autre part et grâce à des formues spécifiques déterminer le nombre de lien MSC-MG,

GSMC-MG et des MSS. Donc, dans ce qui suit, si on veut faire du NGN multimédia nos

calculs de dimensionnement se feront par rapport a une seule plateforme regroupant

l’ensemble des services à savoir la voix, les données, la vidéo .Pour se faire une synthèse de

scenario de migration sera faite et s’intitulera scenario de migration des réseaux mobiles vers

une solution NGN multimédia. Toujours dans le concept de IMS ,nous retiendrons pour la

partie radio le scenario de migration vers l’UMTS release 5 permettant ainsi l’établissement

de session multimédias ,un transport de type multimédia de bout en bout sur IP .Ces capacités

sont prises en charge par le nouveau domaine IMS qui se rajoute au domaine CS et PS .Le

domaine IMS qui se superposé au domaine PS ,s’appuiera sur e protocole SIP (session

Initiation protocole)pour le control de session multimédias ;SIP permet aussi l’accès aux

plates-formes de services .ce protocole est incontournable en raison de sa capacité à s’intégrer

aux réseaux mobiles à coût minimal .

III.6 Architecture cible du réseau UMTS

Dans cette partie, nous nous intéressons au dimensionnement d’un réseau IMS qui permet

d’offrir des services multimédia à des usagers disposant d’un accès large bande tel que

WiFi/WiMax, EDGE/UMTS, etc. Nous allons prendre suivant notre cas, l’architecture du

réseau UMTS selon le concept IMS. La figure ci-dessous représente les différentes entités à

dimensionner dans le cas du réseau cœur UMTS selon le concept IMS qui sont :

GGSN, SGSN, MSC Server et MGCF qui appartiennent à la couche contrôle.

Mobile-MGW et IMS-MGW faisant partie de la couche connectivité


Figure 23: Architecture fonctionnelle du réseau cœur UMTS release 5

III.7 Modèle de trafic du réseau d’accès

L’évaluation du volume de trafic total dans le réseau cœur nécessite une étude préalable des

modèles de trafic de chacune des classes de service. Dans ce paragraphe, nous allons donner

un bref aperçu sur les différentes classes de services ainsi que les modèles de trafic qui

régissent ces classes pour pouvoir retenir un scénario pour chaque classe et calculer par la

suite la charge de trafic dans le réseau cœur. A noter que la modélisation classique des

services par des processus de Poisson n’est plus uniquement valide dés qu’il s’agit de la

transmission des données dans un réseau mobile. Cette modélisation a été longtemps

adoptée pour le calcul de la charge des réseaux téléphoniques, et qui reste toujours valable

pour les communications de type voix.

III.7.1 Les différentes classes de qualité de service

Selon les spécifications de 3GPP, il est possible de partitionner, sur la base de la qualité de

service, l’ensemble des services en quatre classes : classe des services conversationnels,

classe des services à flux continu ou Streaming, classe des services interactifs, classe des


services en mode téléchargement ou background[10]. Le critère de classification le plus

prépondérant est la sensibilité au délai de transmission. Les deux premières classes sont

prévues pour les services du type temps réel alors que les deux autres classes concernent les

applications non temps réel, ces dernières se caractérisent par une tolérance aux délais de

transmission. L’autre contrainte à respecter essentiellement pour les deux dernières classes de

service est le seuil du BER (Bit Error Rate) .

III.7.2 Classe des services conversationnels

Les applications de cette classe nécessitent un service bidirectionnel en temps réel impliquant

deux utilisateurs humains ou plus. Les contraintes dépendent donc de la perception humaine :

la limite sur le délai maximum toléré est une limite stricte car toute dégradation sur le délai

induirait une perte de qualité notable dans la perception humaine du signal. Les exemples de

ce type d’applications sont la téléphonie, la vidéophonie, la voix sur IP, les jeux interactifs.

III.7.3 Classe des services à flux continu ou Streaming

Les applications de cette classe impliquent un utilisateur humain et un serveur de données. Ce

sont des applications temps réel asymétriques où les données sont transférées du réseau vers

les mobiles. Le manque d’interactivité entre l’utilisateur et la source de données autorise des

délais un peu plus importants que dans les cas des applications de type conversationnel, et ce

sans perturber la QoS. Les exemples d’applications de type Streaming sont les nouvelles

applications issues de l’Internet, telles que les applications audio ou vidéo sur demande.

III.7.4 Classe des services interactifs

Les applications de cette classe impliquent un utilisateur (machine ou humain) dialoguant

avec un serveur de données ou d’applications. Contrairement aux deux classes précédentes,

les performances temps réel ne sont pas nécessaires, il s’agit seulement d’attendre un certain

temps pour répondre aux requêtes. Par contre les informations ne doivent pas être altérées.

Les exemples d’applications de type interactif sont la navigation sur l’Internet, l’accès aux

bases de données ainsi qu’aux serveurs d’applications.

III.7.5 Classe des services en mode téléchargement ou background

Les applications de cette classe impliquent un utilisateur, le plus souvent un équipement

terminal, réalisent l’envoi et la réception de données en tâche de fond. L’absence

d’interactivité pour ces applications fait que l’utilisateur à l’ origine de la requête n’est pas en


attente d’une réponse dans une limite de temps fixée. Ce sont donc les applications les moins

sensibles au délai, mais sont très sensibles aux erreurs sur l’information transférées. Les

exemples d’applications sont le mail, le transfert de messages courts (SMS pour Short

Messages Services), le téléchargement de données ou de fichiers.

III.8 Les Modèles de trafic

III.8.1 Modèle de trafic pour le service conversationnel

Un exemple d’un service conversationnel est la communication téléphonique. Les

communications téléphoniques constituent le service le plus classique dont le comportement

statistique a été maîtrisé. Le comportement d’un utilisateur exploitant ce service au cours du

temps est modélisé par un processus markovien du type ON-OFF. Les caractéristiques de

ce modèle sont :

L’occurrence des appels téléphoniques est un processus de poisson caractérisé par un taux

moyen d’appel de valeur typique 0.243(∑MHT /nombre abonnée janvier 2011* 3600) appels

par heure. La durée d’un appel suit un processus exponentiel de moyenne typique telle que

1/b= 41.16 s.(=exp(1/0.243))

La durée de l’appel est une alternance de périodes d’activité et de périodes de silence.Ces

périodes suivent chacune une distribution exponentielle. La valeur typique pour le taux

d’activité des sources est 0.5.

Equation 1 : Calcul du trafic moyen par abonné

BHCA : BusyHour Call Attempts, nombre de tentative d’appels à l’heure la plus chargée.

MHT : Mean Holding Time, temps moyen d’occupation du circuit.

III.8.2 Modèle de trafic pour le service à flux continu

Un exemple typique d’un service à flux continu est le téléchargement d’une séquence vidéo.

Le flux des séquences vidéo correspond à une série de trames de données de même durée à

raison de 25 trames par secondes. Il existe neuf types différents de trames. L’occurrence de

ces différents types de trames est gérée par un processus de Markov à neuf états. La

distribution de la durée de chaque classe de contenu suit une loi Gamma d’ordre 2. Nous

avons retenu pour ce modèle les caractéristiques suivantes :


L’occurrence des sessions de 0.17 appels/ heure

La durée d’une session 1,00000005 s == 1 s

Le taux d’activité de la source est de 0.58

III.8.3 Modèle de trafic pour le service interactif

L’exemple typique de ce service est la consultation des pages Web. Le flux de données, selon

ce modèle, peut être décomposé en plusieurs sessions de consultation du Web. Pendant

chaque session, l’utilisateur consulte un ensemble de sites Web se ramenant à un appel des

pages HTMLs correspondantes. Le téléchargement de ces pages HTMLs est matérialisé par la

transmission de plusieurs datagrammes de taille variable. Un temps de lecture est nécessaire

avant d’amorcer la consultation d’une autre page Web. Les caractéristiques statistiques de ce

modèle sont les suivantes :

L’occurrence de sessions est un processus de poisson de valeur typique 0.17appels/heure

Pour chacune de session :

Le nombre d’appel de pages HTML suit une distribution géométrique de moyenne

typique 5 appels/session .

Le temps de lecture suit une distribution exponentielle de moyenne a et de valeur

typique 1/a = 5 à 29,41s == 30 s.

Le nombre de datagrammes par appel suit une distribution géométrique de moyenne

typique 10 datagrammes/appel.

La durée d’inter-arrivée de datagrammes suit une distribution exponentielle dont la

moyenne est en fonction du débit .

La taille des datagrammes suit une distribution de Pareto.

III.8.4 Modèle de trafic de la classe Background

Les services de cette classe sont insensibles au délai, ils sont considérés de type Best Effort.

Ils sont transmis en dehors des périodes chargées du réseau cœur, c’est-à-dire au cours des

périodes d’inactivités des autres classes de services. D’une autre manière, ses services ne

contribuent pas à la charge du réseau à l’heure chargée. [10]


III.9 Méthodologie du dimensionnement

III.9.1 Les hypothèses de dimensionnement

Pour dimensionner le réseau cœur UMTS, nous allons nous intéresser au trafic pendant

l’heure de pointe, qui est définie comme étant l’heure présentant un maximum du trafic

pendant une journée (une semaine, un mois). Nous supposons dans la suite que le modèle de

trafic du réseau d’accès correspond à l’heure la plus chargée pour le réseau cœur UMTS. De

même, nous admettons que la répartition du trafic de la classe conversationnelle entre mode

paquet et mode circuit (Pourcentage GSM ) est fixée malgré que la distribution du trafic

même entre les deux systèmes du mode circuit varie avec le temps (la distribution de l’heure

de pointe est utilisée comme référence). Les taux de pénétration des réseaux UMTS et EDGE

sont fixés, indépendamment de la distribution des abonnés. Concernant la mobilité des

abonnés entre les zones de couverture de l’UMTS et celles couvertes par le spectre GSM,

nous supposons que le pourcentage d’abonnés qui passent de la couverture UMTS vers EDGE

est le même qui passent de l’EDGE vers UMTS. Enfin, nous avons considéré que tout abonné

localisé sous la couverture UMTS doit uniquement utilise cette technologie avec un débit de

2Mbit/s .Il en est de même que pour les abonnes EDGE mais avec un débit de 384 kbit/s .

III.9.2 Organigramme de dimensionnement du réseau NGN Multimédia

Figure 23 : Organigramme récapitulatif du dimensionnement

*réseau RTC d’un autre opérateur


III.10 Calcul du trafic généré par le réseau d’accès

Nous devons d’abord estimer le nombre d’abonnés UMTS et EDGE, ceci est possible à

travers des estimations et des études marketing. Soit le Taux_de_penetration_UMTS,le

pourcentage de couverture du réseau UMTS, donc le nombre total d’abonnés UMTS est

donné par :

Nombre_d ‘abonnes_UMTS = Nombre_d’abonnes_UMTS * Taux_de_penetration_UMTS

Équation 2:Calcul Nombre d'abonne UMTS

Quant aux abonnés utilisant les services multimédia et résidant dans les zones non couvertes

par l’UMTS, nécessairement des abonnés du réseau EDGE, leur nombre total sera égal à :

Nombre_d ‘abonnes_EDGE = Nombre_d’abonnes_GSM * Taux_de_penetration_EDGE

Équation 3 : Calcul nombre d'abonne EDGE

Vu que l’utilisation des services varie selon leur nature d’une part et selon la technologie

utilisée d’autre part (UMTS, EDGE), l’étape suivante consiste à déterminer le nombre

d’abonnés actifs Nij par technologie i et par service j (conversationnel ou interactif ou

streaming). Soit Ai le nombre d’abonnés de technologie i et Tj le taux d’activité de service j.

Nij est donné par :

𝑁𝑁𝑁 = 𝐴𝑁 ∗ 𝑇𝑁

Équation 4 : Calcul Nombre d'abonne actif

Par la suite, nous déterminons le trafic généré par service pour les réseaux UMTS et EDGE :

Trafic_UMTS (kbit/s) = N(umts, j) * Taux_d’appesl( J)*Debit_maximal_service(j)*taux_activites_source(j)

Équation 5 : Calcul volume trafic UMTS

Trafic_EDGE (kbit/s) = N(edge, j) *Taux_d’appesl( j)*Debit_maximal_service(j)*taux_activites_source(j)

Équation 6: Calcul volume de trafic EDGE

Pour calculer le trafic total par service, il faut souligner que le trafic de la classe

conversationnelle est réparti en trafic interne défini comme étant le trafic paquet qui englobe

les communications entre UMTS et EDGE c’est-à-dire trafic interne à l’IMS, et trafic externe

destiné vers le monde circuit.


Trafic total de service conversation UMTS/EDGE

Trafic interne mode paquet

Trafic externe mode circuit

Trafic externe vers GSM

Tarfic interne Vers UMTS

Trafic interne Vers EDGE

Trafic externe vers RTC

% trafic vers mode paquet

% trafic vers mode circuit

Figure 24 : Organigramme de répartition du trafic de la classe conversationnelle

Donc, pour les services interactif et streaming, leurs volumes de trafic générés sont les mêmes calculés par les équations

𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉_𝑡𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡_𝑔𝑉𝑔𝑉𝑡𝑉( 𝑈𝑉𝑡𝑈 , 𝑁𝑔𝑡𝑉𝑡𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡 ) (𝑘𝑘𝑁𝑡/𝑈) = 𝑇𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡 ( 𝑈𝑉𝑡𝑈, 𝑁𝑔𝑡𝑉𝑡𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡 ) Équation 7:Calcul trafic UMTS interactif

𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉_𝑡𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡_𝑔𝑉𝑔𝑉𝑡𝑉( 𝑈𝑉𝑡𝑈 , 𝑈𝑡𝑡𝑉𝑡𝑉𝑁𝑔𝑔 ) (𝑘𝑘𝑁𝑡/𝑈) = 𝑇𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡 ( 𝑈𝑉𝑡𝑈, 𝑈𝑡𝑡𝑉𝑡𝑉𝑁𝑔𝑔 ) Équation 8: Calcul trafic UMTS streaming

𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉_𝑡𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡_𝑔𝑉𝑔𝑉𝑡𝑉( 𝐸𝐸𝐸𝐸 , 𝑁𝑔𝑡𝑉𝑡𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡 ) (𝑘𝑘𝑁𝑡/𝑈) = 𝑇𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡 ( 𝐸𝐸𝐸𝐸, 𝑁𝑔𝑡𝑉𝑡𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡 ) Équation 9 : Calcul trafic EDGE interactif

𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉_𝑡𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡_𝑔𝑉𝑔𝑉𝑡𝑉( 𝐸𝐸𝐸𝐸 , 𝑈𝑡𝑡𝑉𝑡𝑉𝑁𝑔𝑔 ) (𝑘𝑘𝑁𝑡/𝑈) = 𝑇𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡 ( 𝐸𝐸𝐸𝐸, 𝑈𝑡𝑡𝑉𝑡𝑉𝑁𝑔𝑔 ) Équation 10 : Calcul trafic EDGE streaming

Tandis que pour le service conversationnel, le volume de trafic généré est calculé comme suit: 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑐

𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔(𝑈𝑈𝑈𝑈 ,𝑐𝑐𝑔𝑐)�𝑘𝑘𝑘𝑈𝑈 �= 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡_𝑁𝑔𝑡𝑉𝑡𝑔𝑉(𝑉𝑉𝑡𝑈 , 𝑡𝑉𝑔𝑐 ) ∗ 𝑝𝑉𝑉𝑡𝑡𝑉𝑔𝑡𝑡𝑔𝑉_𝑈𝑈𝑇𝑈

Équation 11 : Calcul volume de trafic UMTS conversationnel

Qui est Aussi égal a

= 𝑇𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡 ( 𝑈𝑉𝑡𝑈 , 𝑡𝑉𝑔𝑐 ) − 𝑇𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡 _𝑉𝑒𝑡𝑉𝑡𝑔𝑉( 𝑈𝑉𝑡𝑈 , 𝑡𝑉𝑔𝑐 ) ∗ 𝑝𝑉𝑉𝑡𝑡𝑉𝑔𝑡𝑡𝑔𝑉_𝑈𝑈𝑇𝑈 Équation 12: Calcul volume de trafic UMTS conversationnel

Avec

𝑇𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡 _𝑉𝑒𝑡𝑉𝑡𝑔𝑉( 𝑈𝑉𝑡𝑈 , 𝑡𝑉𝑔𝑐 ) = 𝑇𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡 ( 𝑈𝑉𝑡𝑈 , 𝑡𝑉𝑔𝑐 ) ∗ %_𝑡𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡_𝑐𝑉𝑡𝑈_𝑉𝑉𝑚𝑉 _𝑡𝑁𝑡𝑡𝑉𝑁𝑡 Équation 13 : Calcul trafic externe UMTS


𝑽𝑽𝑽𝑽𝑽𝒆𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒄𝒕𝑽𝒕𝒕𝑽 = �.4

𝑗=1

Volume tarfic genere UMTS ,j + �.4

𝑗=1

Volume tarfic genere UMTS ,j

Équation 14 : Calcul volume de trafic global

III.11 Dimensionnement des entités du réseau NGN Multimédia

Figure 25 : Diagramme de dimensionnement

Dans ce qui suit, on va s’intéresser au dimensionnement de différentes entités suivantes :

-La couche contrôle : MGCF et le CSCF

-La couche application : les serveurs d’application.

Pour pouvoir dimensionner les entités de la couche application, il faut repartir les services,

selon leurs besoins en bande passante, en services à bande étroite et services large bande Les

services large bande englobent des services gourmands en bande passante tel que les services

de classe Streaming et dont le trafic sont supportés par les entités CSCF de la couche contrôle.

Les services à bande étroite sont notamment les services du réseau intelligent dont le trafic est

véhiculé par le MGCF et le MSC server, dans notre cas nous allons considérer uniquement le

MGCF.


III.11.1 Dimensionnement des M_MGWs

Pour déterminer le nombre des M_MGWs nécessaires pour véhiculer le trafic paquet, il faut

calculer le trafic interne dans les réseaux UMTS et EDGE ainsi que le trafic externe destiné

aux abonnés GSM. Puis leur ajouter le trafic du service conversationnel 𝐴_ 𝑡𝑉𝑔𝑐 (voir

équation au niveau de rappel 1) issu du réseau GSM destiné aux abonnés UMTS et EDGE. Ce

dernier est calculé comme nous l’avons vu dans la partie NGN Téléphonie. Nous allons

calculer la charge des M_MGWs seulement. La capacité reste au choix de l’opérateur. La

charge des M_MGWs est calculée comme suit :[6]

𝐶ℎ𝑡𝑡𝑔𝑉𝑀𝑀𝑀𝑊𝑈�𝑘𝑘𝑡𝑡

𝑠� = 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑐𝑈𝑐𝑈𝑡𝑡 + 𝐴𝑐𝑐𝑐𝑐(Equation 13 )

Équation 15 : Calcul charge au niveau des M_MGW

Le nombre des M_MGWs sera égal alors :

𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝑀_𝑀𝑀𝑊_𝑈=

𝑉𝑐𝑉𝑉𝑉𝑒𝑈𝑔𝑡𝑡𝑘𝑐𝑈𝑐𝑈𝑡𝑡+ 𝐴𝑐𝑐𝑔𝑐𝐶𝑡𝐶𝑡𝑐𝑡𝑡𝑒 𝑀_𝑀𝑀𝑊

(Equation 14)

Equation 16 : Calcul nombre des M_MGW

Avec :

𝐴𝑡𝑉𝑔𝑐 �𝑘𝑘𝑁𝑡𝑈 � = �𝑁 ∗

6432�

∗ 2048 = 𝑁 ∗ 4096

Équation 17 : Calcul conversion trafic conversationnel en Kbits

[1] La détermination du trafic engendré par un CT (respectivement un MSC) que le

comportement global des usagers est exprimé par le nombre de tentatives d’appels à l’heure

chargée (BHCA : Busy Hour Call Attempts, nombre de tentative d’appels à l’heure la plus

chargée.) MHT : Mean Holding Time, temps moyen d’occupation du circuit.

Soit :

𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒄𝑽𝑽𝒎𝒆𝒎/𝒕𝒂𝑽𝒎𝒎𝒆𝒆𝒂 = 𝜶𝒕 =(𝑩𝑩𝑩𝑨𝒕 ∗ 𝑴𝑩𝑻𝒕)

𝟑𝟑𝟑𝟑

Équation 18 : Calcul trafic moyen par abonné sur un MSC

Le trafic de type i (conversationnel, interactif ou streaming) engendré par un Commutateur de

circuit du réseau GSM .Le trafic total issu de chaque commutateur sera l’agrégation de ces


trois types de trafic. L’unité de trafic conversationnel étant l’Erlang alors que pour celui

interactif ou streaming est le Kbits. Afin de pouvoir effectuer cette sommation, il faut que

nous convertissions ce trafic conversationnel en Kbits. Pour ce faire, nous calculons tout

d’abord le nombre de circuits pouvant supporter ce type de trafic à l’aide de la formule de

Rigault.

𝑁 = 𝛼𝑐𝑐𝑐𝑐 + 𝑘𝑀𝑀𝐶�𝛼𝑐𝑐𝑐𝑐 Équation 19 : Calcul trafic du nombre de circuit sur un MSC

Avec

𝑘𝑀𝑀𝐶=−log (10 )𝐺𝑐𝑀𝑀𝑀𝑀

Équation 20 :Calcul tauux de perte sur un MSC

GoS=la probabilité que le control d’admission refuse une demande de communication entre

deux passerelle parce que le canal achemine déjà 𝑁𝑐𝑡𝑐𝑡𝑉,𝑡 communications avec 𝐴𝑡 le trafic

total par service (conversationnel, interactif ou streaming) engendre par les usagers du réseau

GSM/GPRS (GSM->RTC) ou (RTC->GSM *) (*=RTC autres operateurs)

𝑃𝑘𝑉𝑐𝑐𝑡𝑏𝑒�𝐴𝑡 ,𝑁𝑐𝑡𝑐𝑡𝑉,𝑡� =(𝐴𝑡)𝑁𝑐𝑡𝑔𝑡𝑡,𝑘/𝑁𝑐𝑡𝑐𝑡𝑉,𝑡!

∑ (𝐴𝑡)𝑘𝑁𝑐𝑡𝑔𝑡𝑡,𝑘𝑘=0

≤ 𝜀 = 𝐸𝑉𝑈

Équation 21:Calcul probabilité de blocage sur un MSC

Notez qu’il est possible d’obtenir le ∝𝑐𝑐𝑐𝑐/𝑈𝑈𝑐 en utilisant le tableau de répartition du trafic

entre les MSC (réf : tableau 13); GoS= taux de service souhaite au niveau de l’interface MSC-MGW (fixe par l’operateur pour la Qos voir tableau ci-dessous)

GoS

BHCA MHT BHCA MHT BHCA MHT

Voix Voix Donnée Donnée Vidéo Vidéo

MSC1 2% 388537.4 52,79 0 0

MSC2 2% 394960.3 50,21 0 0

MSC2 2% 282114.5 56,93 0 0

MGW 2% 225691.6 35.19 0 0 Tableau 6: Tableau de valeur du réseau données du 09-01-11

Ensuite nous déterminons en premier lieu le nombre de liens E1 nécessaire pour écouler

𝛼conv, puis le nombre de liens E1 sachant que 1E1=32 IT=32*64 Kbits=2048 Kbits. La conversion de conv de l’Erlang en Kbits est donnée par l’équation ci-dessus. Donc le trafic total en Kbit/s est donnée par:


𝑻𝒕𝒕𝒕𝒕𝒄𝒕𝑽𝒕𝒕𝑽𝑴𝑴𝑩 = 𝑨𝒄𝑽𝒎𝒄 + 𝜶𝒕𝒎𝒕𝒆𝒕𝒕𝒄𝒕𝒕𝒕 + 𝜶𝒂𝒕𝒄𝒃𝒃𝒕𝑽𝑽𝒎𝒃 ;

Équation 22 : Calcul trafic total sur un MSC

𝑻𝒕𝒕𝒕𝒕𝒄𝒕𝑽𝒕𝒕𝑽 𝑮𝑴𝑴 = � 𝑻𝒕𝒕𝒕𝒕𝒄𝒕𝑽𝒕𝒕𝑽𝑴𝑴𝑩

𝒎𝒂𝒕_𝒕𝑽𝒕𝒕𝑽_𝑽𝒂𝒄

𝟏

Équation 23 : Calcul trafic total sur tous les MSC

MSC 1 30% MSC 2 35% MSC 3 25% MGW 1 20%

Tableau 7 : Taux de répartition de charge des MSC et MGW suivant les CDRs prisent le 09-01-11

FORECAST MESURES RELLES (erlg) janv-10 2121704 1848572 févr-10 2135895 1898731 mars-10 2166598 1965232 avr-10 2169926 2006235 mai-10 2173169 2059030 juin-10 2135895 2112015 juil-10 2198696 2116157 août-10 2169926 - sept-10 2224501 - oct-10 2340011 - nov-10 2351378 - déc-10 2362220 - Janv-11 2372568 -

Tableau 8 : Les mesures du trafic Tableau 8: Comparaison Valeur réelles (erlg) – Forecast pour voix et données

Tableau 9: Histogramme valeurs réelles – Forecast entre Janvier 2010 et Janvier 2011

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

FORECAST

MESURES RELLES


Janv 11

total subs 2,372,568

Forecast 2362220 Trafic radio total (Erlang) 31160

trafic Moyen/Abonné (mErlang)(αconv) 13,1

Tableau 10: Trafic radio et Trafic Transit

((trafic Moyen/Abonné (mERlang)= ((total trafic radio erlang /Forecast )*1000 )

Équation 24 *)

Avec Équation 24*)

RATIO λ MSC 1 0,23 MSC 2 0,35 MSC 3 0

Tableau 11 : Valeur moyenne des ratios entre Janvier et Juillet 2010

Trafic radio Janvier. 11 RATIO λ

MSC TRAF (erlg)

TRAFIC TRANSIT (erlg)

CAPACITE MSC (erlg)

MSC UTILISATION

MSC 1 10594.4 0,23 13031.112 2436.712 13000 200%

MSC 2 12152.4 0,35 1243708.83 252482.776 13000 191.34%

MSC 3 8413.2 0 637799.4 0 10000 127.56%

Tableau 12: Prévisions janvier 2011

III.11.2 Dimensionnement des IMS_MGWs

Pour calculer le nombre des IMS_MGWs, nous considérons le volume de trafic véhiculé entre notre

réseau UMTS/EDGE (Paquet Circuit) vers le réseau RTC ou GSM (Circuit Switch) de l’operateur

hôte. Le volume du trafic:

𝑽𝑽𝑽𝑽𝑽𝒆𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒄_𝒄𝒆𝒕𝒂𝒃𝒂𝑽 �𝒃𝒂𝒕𝒕𝒂

� = 𝑻𝒕𝒕𝒕𝒕𝒄𝑼𝑴𝑻𝑴_𝒄𝑽𝒎𝒄 + 𝑻𝒕𝒕𝒕𝒕𝒄𝑬𝑬𝑮𝑬𝒄𝑽𝒎𝒄 + %𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒄𝒄𝒆𝒕𝒂𝑽𝑽𝒃𝒆𝒄𝒕𝒕𝒄𝑽𝒕𝒕

Équation 24 : Calcul trafic externe vers GSM/RTC


Tandis que celui véhiculé du réseau GSM/RTC vers le réseau UMTS/EDGE et GSM, a savoir Acon

vde l’operateur distant (sachant que 1E1=32E0=32*64 Kbits=2048 Kbits)est toujours donnée

par l‘équation :

𝐴𝑡𝑉𝑔𝑐 �𝑘𝑘𝑁𝑡𝑈 � = �𝑁 ∗

6432�

∗ 2048 = 𝑁 ∗ 4096

Équation 25 : Calcul conversion E1 en paquet

Ensuite nous déterminons en premier lieu le nombre de liens E1 nécessaire pour écouler

𝛼conv, puis le nombre de liens E1 sachant que 1E1=32E0=32*64 Kbits=2048 Kbits.

Le nombre des IMS-MGWs est donné par :

𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝐼𝑀𝑀_𝑀𝑀𝑊𝑈=𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑑𝑒𝑈𝑔𝑡𝑡𝑘𝑐𝑐𝑔𝑔𝑈𝑀𝑀𝑀/𝑅𝑅𝑀 + 𝐴𝑐𝑐𝑐𝑐

𝐶𝑡𝑝𝑡𝑡𝑁𝑡𝑉_𝐼𝑈𝑈_𝑈𝐸𝑀

Équation 26 : Calcul nombre IMS_MGW


III.11.3 Dimensionnement de MGCF

La charge de MGCF est estimée en nombre total des communications issues du réseau GSM

et interconnexion en mode circuit*. Dimensionner cet équipement, qui représente la couche

contrôle, revient à déterminer la capacité de traitement de son processeur, c’est à dire

déterminer le nombre des appels traités par seconde (CPS : call per second) ou par heure

(BHCA :Beasy Hour Call Attemps). Pour évaluer cette capacité, il faut calculer le nombre de

communications à véhiculer.

Équation 27 : Calcul de la capacité de traitement au niveau d'un MGCF

𝐶ℎ𝑡𝑡𝑔𝑉𝑀𝐺𝐶𝑀 = �𝑁𝐺𝑀𝑀,𝑐𝑐𝑐𝑐 + 𝑁𝐸𝐸𝐺𝐸,𝑐𝑐𝑐𝑐� ∗ 𝑡𝑡𝑉𝑒𝑡𝐶𝐶𝑒𝑉𝑐𝑐𝑔𝑐 ∗ %𝑡𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡 𝑈𝑐𝑚𝑔𝑐𝑡𝑡𝑐𝑉𝑡𝑡

Équation 28 : Calcul charge au niveau d'un MGCF

Le nombre des MGCFs est donné par :

𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝑀𝐺𝐶𝑀𝑈 =𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑑𝑒𝑈𝑔𝑡𝑡𝑘𝑐_𝑈𝑀𝑅𝑀

+ 𝐴𝑐𝑐𝑐𝑐𝐶𝑡𝑝𝑡𝑡𝑁𝑡𝑉_𝑈𝐸𝐶𝑀

Équation 29 : Calcul nombre MGCFs


III.11.4 Dimensionnement de MSC Server

Afin de déterminer le nombre de MSC Server, nous devons calculer la capacité de traitement

de son processeur, autrement dit le nombre total des communications issues d’un réseau GSM

ou RTC

𝐶ℎ𝑡𝑡𝑔𝑉_𝑉𝑠𝑐_𝑠𝑒𝑡𝑐𝑒𝑉𝑡 = �𝑁𝑈𝑀𝑈𝑀,𝑐𝑐𝑐𝑐 + 𝑁𝐸𝐸𝐺𝐸,𝑐𝑐𝑐𝑐� ∗ 𝑡𝑡𝑉𝑒𝑡𝐶𝐶𝑒𝑉𝑐𝑐𝑔𝑐 ∗ %𝑡𝑡𝑡𝑡𝑁𝑡𝑐𝑒𝑡𝑠𝑈𝑐𝑚𝑔𝑐𝑡𝑡𝑐𝑉𝑡𝑡 Équation 30 : Calcul charge au niveau d'un MSC serveur

III.11.5 Dimensionnement des Application-Server

Un serveur d’application fournit un environnement d’exécution pour des applications, il accueille et exécute les services .Le dimensionnement d’un serveur d’application dépend du nombre d’abonnés simultanément attachés et le taux d’appels qui correspond au nombre d’appel par abonnées par seconde. Ainsi la capacité de traitement d’un serveur d’application en (cps) est donnée par la formule

Équation 31 : Calcul de la capacité de traitement d’un AS

III.11.6 Dimensionnement des SGSNs

Le dimensionnement des SGSNs dépend du nombre d’abonnés simultanément attachés (SAU:

Simultaneously Attached User), du nombre de paquets par seconde (PPS : Packet Per

Second), la taille moyenne des paquets, etc.

Pour déterminer le nombre des SGSNs, nous allons nous baser sur le paramètre SAU et ceci

pour des raisons de simplification du dimensionnement. Une caractéristique importante que

nous risquons de négliger, puisque nous n’avons pas réalisé le dimensionnement du réseau

d’accès, c’est la capacité du SGSN en termes de RNC connecté. Après le calcul du nombre

des SGSNs requis, nous devons vérifier que la capacité de chaque SGSN en termes de RNC

n’a pas été dépassée. Dans telle situation, il faut prendre la valeur maximale entre le nombre

des SGSNs requis selon le paramètre SAU et le nombre selon le paramètre RNC. Nous

utilisons le mode paquet (pas le mode circuit) où tous les abonnés sont connectés. Le nombre

de SAU EDGE et celui de SAU UMTS sont donnés par :

𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝑀𝐴𝑈_𝐸𝐸𝐺𝐸 = 𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝑡𝑘𝑐𝑐𝑐𝑒𝑠_𝐸𝐸𝐺𝐸 ∗ %𝑈𝐴𝑈_𝐸𝐸𝐸𝐸

Équation 323 : Calcul du nombre de SAU EDGE


𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝑀𝐴𝑈_𝑈𝑀𝑈𝑀 = 𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝑡𝑘𝑐𝑐𝑐𝑒𝑠_𝑈𝑀𝑈𝑀 ∗ %𝑈𝐴𝑈_𝑈𝑈𝑇𝑈

Équation 33: Calcul du nombre de SAU UMTS

L’étape dernière consiste à choisir une configuration matérielle des SGSNs de la part de

l’opérateur pour calculer le nombre des SGSNs :

𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝑑𝑒_𝑀𝑀𝑀𝑁𝑈= 𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝑀𝐴𝑈_𝐸𝐸𝐺𝐸 + 𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝑀𝐴𝑈_𝑈𝑀𝑈𝑀

𝐶𝐴𝑃𝐴𝐶𝐼𝑇𝐸_𝑈𝐸𝑈𝑁

Équation 34 : Calcul nombre de SGSN

III.11.7 Dimensionnement des GGSNs

Le paramètre clé de dimensionnement des GGSNs est le contexte PDP. Le nombre de

contextes PDP est donné par le nombre de sessions générées par les abonnés (un abonné peut

générer plusieurs sessions). En effet, chaque session est caractérisée par un contexte PDP. De

plus, pour activer une session, un abonné doit être attaché au réseau paquet. Pour déterminer

le nombre de contextes PDP, nous opérons ainsi :

𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝑃𝐸𝑃_𝐸𝐸𝐺𝐸

= �𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝑡𝑘𝑐𝑐𝑐𝑒𝑠𝐸𝐸𝑀𝐸�

∗ �𝑡𝑡𝑉𝑒𝑡𝑐𝑡𝑡𝑐𝑡𝑡𝑒𝑈𝑔𝑔𝑐𝑘𝑐𝑔 𝑐𝑐𝑔𝑐 + 𝑡𝑡𝑉𝑒𝑡𝑐𝑡𝑡𝑐𝑡𝑡𝑒𝑈𝑔𝑔𝑐𝑘𝑐𝑔 𝑘𝑔𝑈𝑔𝑔𝑡𝑐𝑈𝑘𝑡 + 𝑡𝑡𝑉𝑒𝑡𝑐𝑡𝑡𝑐𝑡𝑡𝑒𝑈𝑔𝑔𝑐𝑘𝑐𝑔 𝑈𝑈𝑔𝑔𝑡𝑈𝑘𝑔𝑔�

Équation 335 : Calcul du nombre de PDP EDGE

𝑵𝑽𝑽𝒂𝒕𝒆𝑷𝑬𝑷_𝑼𝑴𝑻𝑴 = �𝑵𝑽𝑽𝒂𝒕𝒆𝒕𝒂𝑽𝒎𝒎𝒆𝒂𝑼𝑴𝑻𝑴�

∗ �𝒕𝒕𝑽𝒙𝒕𝒄𝒕𝒕𝒄𝒕𝒕𝒆𝒂𝒆𝒕𝒄𝒕𝒄𝒆 𝒄𝑽𝒎𝒄 + 𝒕𝒕𝑽𝒙𝒕𝒄𝒕𝒕𝒄𝒕𝒕𝒆𝒂𝒆𝒕𝒄𝒕𝒄𝒆 𝒕𝒎𝒕𝒆𝒕𝒕𝒄𝒕𝒕𝒕 + 𝒕𝒕𝑽𝒙𝒕𝒄𝒕𝒕𝒄𝒕𝒕𝒆𝒂𝒆𝒕𝒄𝒕𝒄𝒆 𝒂𝒕𝒕𝒆𝒕𝑽𝒕𝒎𝒃�

Équation 36 : Calcul du nombre de PDP UMTS / EDGE

𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝑃𝐸𝑃_𝑈𝑇𝑈𝐴𝑇 = 𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝑃𝐸𝑃_𝑈𝑀𝑅𝑀 + 𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝑃𝐸𝑃_𝐸𝐸𝑀𝐸

Équation 37 : Calcul du nombre de PDP total

Par la suite, nous déterminons le nombre des GGSNs selon la capacité choisie par l’opérateur

𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝐺𝐺𝑀𝑁𝑈 =𝑁𝑉𝑉𝑘𝑡𝑉𝑃𝐸𝑃_𝑈𝑇𝑈𝐴𝑇

𝐶𝐴𝑃𝐴𝐶𝐼𝑇𝐸_𝐸𝐸𝑈𝑁

Équation 38 : Calcul du nombre de GGSN


III.11.8 Dimensionnement du CSCF

Tout le trafic de signalisation SIP issue ou vers le mobile passe à travers cet élément . Cette

entité assure donc le routage vers les services large bande ( BroadBand Service;BBS) , de plus

le CSCF supporte le trafic interne, défini comme étant le trafic paquet qui englobe les

communications UMTS/UMTS et EDGE/UMTS , c’est à dire trafic interne à l’IMS, donc

c’est un trafic supporté par les M-MGWs. Il supporte aussi le trafic externe destiné vers le

monde circuit

Figure 26 : Les trafics à travers le CSCF

Dimensionner les CSCF revient à déterminer la capacité de traitement de son processeur, ceci

dépend de divers paramètres dont certain sont déduit du modèle de trafic que nous le savons

détaillé dans le paragraphe précédent. Ainsi la formule ci-dessous détermine la capacité de

traitement du CSCF en (cps)

Equation 39 : Calcul dimensionnement au niveau CSCF


III.12 Optimisation du réseau de transport

Pour pouvoir dimensionner les artères du réseau de transport, nous suivons la même démarche adoptée dans le cas du NGN Téléphonie, sauf que dans le cas de NGN multimédia, nous avons deux types de trafic présents au niveau du réseau de transport :

Le trafic interne écoulé entre les réseaux UMTS et EDGE ainsi que le trafic externe vers les réseaux GSM et RTC : pour ces types de trafic le débit d’une communication Bcommunication ne sera pas converti de mode TDM en mode IP puisque il en y est déjà.

Le trafic issu des réseaux GSM et RTC : la Bcommunication sera convertie de mode TDM en mode IP en utilisant des codecs bien déterminés.

Nous nous intéressons dans cette partie à l’optimisation du réseau de transport en mode paquet. En effet, le déploiement de services téléphoniques et l’offre de services interactifs en temps réel de bout en bout dans un réseau à commutation de paquets IP, amènent à s’interroger sur la possibilité de pouvoir offrir la même qualité de service (Quality of Service: QoS) et le même délai de transmission bouche-oreille que sur le PSTN, les exigences de QoS étant exprimées ici par le temps d’empaquetage, la gigue, le taux de perte de paquets. Garantir cette qualité de service nécessitera une ingénierie de trafic rigoureuse et la fourniture de capacité, c’est-à-dire l’attribution d’une bande passante suffisante dans le réseau pour transporter le trafic prévu.

La nature des réseaux à commutation de paquets impose un contrôle d’admission déconnexion. En effet, si le nombre d’appels actifs venait à dépasser le nombre maximal déconnexions pour lequel le réseau est dimensionné, il s’ensuivrait une dégradation de la QoS pour tous les appels actifs. Il en est tout autrement dans les réseaux à commutation de circuits où un manque de ressources pour l’établissement de connexions supplémentaires se traduit par un blocage et ne touche donc qu’un seul utilisateur du réseau.

La méthodologie que nous allons décrire s’applique au réseau IP, constitué d’un nombre arbitraire de routeurs de cœur et de routeurs périphériques. Ce sera un réseau qui sera constitué de deux boucles SDH (STM-16). Chaque routeur périphérique sera relié à une MG qui peut prendra en charge un nombre connu d'appels NMG; le débit que nécessite un appel de service i(conversationnel, interactif ou streaming) Bcommunication,i sera un paramètre à donner par l’opérateur. Ce débit, exprimé initialement dans le contexte TDM, sera converti dans le contexte IP en utilisant les codecs spécifiques.


Par exemple, si le débit d’une communication type voix en mode TDM est 64 Kbps alors nous utilisons le codec G.711 pour le convertir en mode IP. Dans ce cas le temps d’échantillonnage est 20 ms (50 paquets par seconde) et le débit en mode IP sera égal à : [7]

𝐵𝑐𝑐𝑉𝑉𝑉𝑐𝑡𝑐𝑡𝑡𝑡𝑐𝑐 = �64 ∗ 1024 𝑘𝑁𝑡𝑈

508

+ 40 𝑘𝑁𝑡𝑈� ∗ 50 ∗ 8 = 79,625 𝑘𝑘𝑝𝑈

Équation 40 : Calcul de conversion débit communication TDM en IP

Supposons qu’un canal de trafic soit établi entre deux routeurs périphériques pour écouler le trafic téléphonique entre les MG correspondantes. Soit Bcanal la capacité totale du canal donnée par :

𝐵𝑐𝑡𝑐𝑡𝑉 = �𝑁𝑐𝑡𝑐𝑡𝑉,𝑡𝑡

∗ 𝐵𝑐𝑐𝑉𝑉𝑉𝑐𝑡𝑐𝑡𝑡𝑡𝑐,𝑡

Équation 41 : Calcul capacité total d'1 tunnel

Avec Ncanal,i le nombre de communications pouvant être écoulées simultanément sur ce canal. Ce nombre doit satisfaire cette relation qui exprime la probabilité que le contrôle d’admission refuse une demande de communication entre les deux passerelles considérées parce que le canal achemine déjà Ncanal,i communication

Revoir le calcul du Gos

Avec Ai comme toujours le trafic total par service i (conversationnel, interactif ou streaming) engendré par les usagers des réseaux d’accès RTC et GSM/GPRS. Si un canal de trafic semblable est établi pour chaque paire possible de MG, on dispose d’un maillage complet de canaux pour le transport du trafic téléphonique sur le réseau de base IP. Pour chaque liaison

du réseau cœur, la capacité totale à fournir se compose alors de la somme de toutes les bandes passantes Bcanal de tous les canaux passant par cette liaison.

𝐶𝑡𝑝𝑡𝑡𝑁𝑡𝑉𝑡𝑐𝑡𝑡𝑉𝑒 𝑘𝑡𝑐𝑘𝑘𝑐𝑐𝑒_𝐼𝑃 �𝑘𝑘𝑁𝑡𝑈 � = 𝐶𝑐2 ∗ 𝐵𝑐𝑡𝑐𝑡𝑉

Équation 42 : Calcul capacité backbone IP total

Avec n désigne le nombre total de routeurs périphériques dans le réseau de transport.


III 12 : Proposition d’une architecture suivant les scenarii de migrations retenus

MSC/VLR2Dakar

MGWM’BACKE

MSC/VLR3Thies

HLR2/AUCDowntown

HLR3/AUCAlmadies

MSSMc

MSC/VLR1Downtown

BSC1Mermoz

BSC13Almadies

BSC4DAKAR1

BSC3Plateau

BSC14Camberene

E-BSC2Camberene

E-BSC5Touba

BSC9Boustane

BSC6M’Backe

BSC12Diourbel

BSC8Saly

BSC7Louga

BSC15Thies

BSC11Rufisque

BSC16Saint Louis

(Broadcaster,RBT)

IN, USSD, IVR, SMSC

BSC10Ziguinchor

VMS

BSC17Tamba

Signalling Traffic

Signalling and Voice traffic

3G SGSN

Gb

GGSN Gn

UTRAN

MT

TE

TE

MT

Lu

MGW

Commutateur de circuits

De classe 3 (Sonatel et Sudatel)

Applications & services

CSCF *)

* ) ces elements appartiennent a la meme entite logique

MGCF

MRF

Gi

CSCF

Gi

Mr

R-SGW*)

Ms

reseaux de signalisation

mobile

HSS*) Mh

Gc

Apllications et services *

SCP

Cap

CSCF*)Cx

Mr

Gi

EIR

Lu

Multimedia IP network

Mm

Gi

AGW

Nc

Gr

T-SGW*)

Mg

Commutateur de circuits

De classe 4 (Sonatel et Sudatel)Mm

Gr

Cap

HSS*)

D et C

R-SGW*)

Mh

IP

Figure 28 : Exemple de mise en place des scenarii de migrations retenus


III. 13 Les procédures d’Intégration de système

Dans ce dernier chapitre nous allons présenter quelques procédures d’intégration entre les différentes entités au sein du cœur du réseau, puis pour finir présenter l’architecture de référence d’un réseau NGN Multimedia pour Tigo suivant les scenarii de migrations retenues.

III.13.1 Procédure d’intégration d’un MGW a un MSS via la Mc interface [12]

Il faut mentionner que les protocoles du plan de control sont au niveau du MSS dans un premier temps, il faut activer les protocoles IP pour permettre SS7 d’établir un lien MSS et le MGW, puis définir la structure de protocole dans le MSS pour le protocole de contrôle de Ressource Megaco/H.248 nécessaire entre MMES et MGW et enfin créer les ressources TDM nécessaires qui sont intégration entre MSS et MGW.

Dans un premier temps, il faut activer l’interface IP et ensuite :

• Créer l’interface SIGTRAN • Créer l’interface GERAN qui existe déjà * • Créer l’interface MEGACO/H.248 et protocole SIP • Créer interconnexion TDMoIP et IP pour l’infrastructure supportant ce protocole

III.13.3 .Procédure d’Intégration d’un BSC a un MGW

Les procédures d’intégrations d’une BSC sont tout à fait pareilles dans une architecture (solution Rel4 et Rel5 ), ci-dessous les actions à mener :

Créer des définitions de signaux entre BSC et MGW

Créer des définitions de chemin entre BSC et MGW

Créer des définitions de signaux au niveau de la MSS pour la BSC

Créer le chemin lié aux définitions des cellules dans au niveau de la MSS pour la BSC

Figure 29 : intégration MSS et MGW

(MGW utilise IWS1/NIWU qui sont des cartes qui fournissent les connections de base ATM/SDH et SWU pour les connections TDM/TDMoIP ) [9]


CONCLUSION

Dans le cadre de ce projet de fin d’études, nous nous sommes intéressés à l’évolution des réseaux mobiles GSM vers les réseaux de nouvelles génération plus exactement vers un réseau de type NGN Multimédia pour ainsi en proposer des solutions concrètes de stratégies de migrations des réseaux actuels , ensuite l’étude exhaustivité les différentes outils de dimensionnement et enfin les différentes processus d’intégration sur certains entités du réseau

A l’issue de ce travail, nous voulons insister sur l’importance de ce concept : NGN Multimédia. Les apports de ce concept sont clair à travers : la transformation de la topologie du réseau avec réduction du nombre de liens entre commutateurs, une solution reposant sur le déploiement des Media Gateway multimédia, Softswitch nécessitant moins d’équipements, et moins de sites a travers l’UMTS sur la partie radio. Mais plus important encore, avec le développement de nouveaux services, fourniture de services multimédias et des gains à réaliser par l’opérateur.

A travers les résultats obtenus dans les trois scénarios de migration, nous recommandons fortement le déploiement de ce concept. Au-delà de ce projet de fin d’études, un outil est susceptible d’être réalisé:

Pour la conception et la réalisation de dimensionnement avec validation de scénarios. Le dimensionnement de la signalisation pourra être inclus. Un algorithme d’optimisation plus performant pour le réseau de transport qui prendra

en compte tous les routeurs et les capacités exactes des liaisons inter-routeurs. L’enrichissement de la méthode de dimensionnement en spécifiant par exemple

d'autres paramètres non tenus en compte dans le processus de dimensionnement. La prise en compte d’autres réseaux d’accès.


WEBOGRAphIE

[1]Presentation architecture IMS par Nokia Siemens IP Multimédia Subsystem (IMS) - Grow your

revenues with differentiated services

http://www.nokiasiemensnetworks.com/portfolio/products/converged-core/IMS visité Mai 2011

[2] Cabinet Acrome, ‘‘Etude technique, économique et réglementaire de l’évolution vers les réseaux

de nouvelle génération’’, ART, Septembre 2002 : http:// www.art-telecom.org/ngnsep02.pdf

[3] http://sanou-knowledge.blogspot.com/2008/07/larchitecture-ims.html visité Juin 2011

[4]IMS (IP Multimédia Subsystem) Stratégie :

http://www.strategiestm.com/spip.php?page=print&id_article=1020 visité Juillet 2011

[5] Simon ZNATY, Jean-Louis DAUPHIN, ‘‘IP Multimédia Subsystem : Principes et Architecture’’,

EFORT, 2005 : http://www.efort.com visité Mai 2011

[5] http://www.strategiestm.com/DT-30-L-architecture-IMS-IP.html

[6 ] Cabinet Ovum, ‘‘L'évolution du cœur de réseau des opérateurs fixes’’, ARCEP, Janvier 2006 :

http://www.arcep.fr/uploads/tx_gspublication/etd-ovum-ngn-0106.pdf visité Mai 2011

[7] Simon ZNATY, ‘‘Next Génération Network (NGN) dans les réseaux mobiles’’, EFORT, 2005 :

http://www.efort.com visité Aout 2011

[8] Rapport_etalement_spectre de Jullien Guellec et Alexandre Germonneau :

www.guellec.fr/.../rapports/rapport_etalement_spectre.pdf visité Septembre 2011

http://www.nokiasiemensnetworks.com/portfolio/products/converged-core/IMS

http://www.art-telecom.org/ngnsep02.pdf

http://sanou-knowledge.blogspot.com/2008/07/larchitecture-ims.html

http://www.strategiestm.com/spip.php?page=print&id_article=1020

http://www.arcep.fr/uploads/tx_gspublication/etd-ovum-ngn-0106.pdf

http://www.efort.com/

http://www.guellec.fr/.../rapports/rapport_etalement_spectre.pdf


BIBLIOGRAphIE

[9] Faltstrom, P. et M. Mealling, «The E.164 pour Uniform Resource Identifiers (URI) Dynamic

délégation Discovery System(DDDS) Demande (ENUM) ", RFC3761, avril 2004. Utilise par

Siemens :

http://www.anacom.pt/streaming/Peter_Kim.pdf?contentId=988631&field=ATTACHED_FILE

[10] 3 GPP Release 5 (Quality of Service Conception architecture ), Decembre 2002

[9] Sami Tabbane, ‘‘Ingénierie des réseaux cellulaires‘‘, HERMES Science Publications, Paris 2002.

[10] G. Van Hoey, S. Van den Bosch, P. de La Vallée Poussin, H. De Neve, G. Petit, ‘‘Le

dimensionnement des futurs réseaux de transport pour les applications téléphoniques en

temps réel’’, Revue des Télécommunications d’Alcatel, 2éme trimestre 2001.

[11]Siemens Documents référence CN3401EN30GLN01_PDF, CN3405 SCNROU,

PF1001EN02GLA00_PDF, PF1002EN02GLA00_0000_pdf(2), OS8216EN52GLA00_pdf

[12] Voir les détails du calcul de trafic sur la voix avec le rapport au sein de Tigo de Mr

Tidiane , Promotion Teleinfo 2008-2010 ,Employé a Tigo


For the voice:

(Traffic_Minutes@Busyhour x 60 x EBR) / (3600 x 1000) = xxx Mbit/s@BusyHour

Where EBR is the Equivalent Bit Rate for the service.

Bandwidth estimation for a connection using compressed speech can be calculated by

Activity Factor (AF) as follow

BW=AF×bitrate(Speech)+(1-AF)×bitrate(Silence)

Where

BW=Bandwidth on L2 Layer

AF=Percentage of Activity Factor-->(1-AF) =Percentage of Silence

Bitrate

On Ethernet Link Layer:


Bitrate=(payload Size + IP header + Ethernet Framing) × Tx Rate

On IP Backbone (MPLS) Link Layer:

Bitrate= (payload Size+ IP Header + L2 Overhead) × Tx Rate

Where

TX Rate= Transmission Rate/ Packetization

Ex: A Speech Call on NB with AF=60% and using AMR 12,2 mode consume a following

bandwidth (Ethernet + VLAN)

BW=(60*46.8kbps+(100-60)*4.6kbps)/100=29.9kbps

where

bitrate(Speech)= (35+40+42 bytes)* 50/s=46.8kbps

bitrate(Speech)= (9+40+42 bytes)* 6.25/s=4.6kbps

Now if occupied BW=46,8M then Virtual Channels = 46,8m/46.8=1000

For Calculating Erl we need number of channels and GOS- so very easy Carried Erlang is

obtained-->ErlangTraffic(N,GOS) where GOS=.001

Hi Guys,

very interesting topic,

I am trying to calculate Erlang from NB interface to see how much POI Erlang is transited.

but I got a bit confused please take a look

Codec= AMR, Frame=Ethernet, BSC and POI are TDM base and NB over IP-

12200*(20/1000) = 244 bits means--> 31 bytes ---

Ethernet =38, IP=20, UDP=8 , RTP=12 , NBUP=4 , VOICE=31 BYTES Total Bytes for

AMR=117--> 117*8*50=45.2kbps- Number of ephemeral channel = Occupied

BW/45.2kbps now if we consider the occupied BW is 90.4Mbps then number of ch=20k

my concern is this, how do I obtain Erlang from it?

Thanks in advance

voice codec = 8 kbps = 8000 bps

TTI per frame = 20 msec = 0.02 sec

duration of busy hour = 1 hour = 3600 sec

1. Based on Table Erlang B, Voice path options for 1 Erl with blocking 0.01%, N = 7 path

options


2. Data erlang =

(total number of frames transmitted * TTI per frame)/Duration of busy hour

1 Erl = (x * 0.02)/3600

x = total number of frames transmitted = 3600/0.02 = 180,000 frames

y = total number of kbps transmitted = 180,000 * 8 kbps = 1440 Mbps

Voice Paths are the number of voice channels available in the system. If you look in the Technical Papers area of this site, you should get some tips regarding your calculation.