1. 13/11/2012
4G LTE (Long Term
Evolution)
Anne WEI
CNAM Paris
2011
1
Plan
Introduction
Architecture générale
Interfaces air
Couche Physique
Qualité de Service et EPS bearers
Gestion de la mobilité
Concept de «femtocells»
Conclusion
2
1

2. 13/11/2012
Références
• Martin Sauter, « From GSM to LTE », Wiley, 2010
• ETSI, http://www.etsi.org
• 3GPP, http://www.3gpp.org
• André-Luc Beylot, support de cours en LTE, 2010
• Mauricio Iturralde, « Performances of LTE », thèse à IRIT, 2012
3
Historique (1)
Les découvertes théoriques des ondes radio
• En 1819, Augustin Jean Fresnel démontre la nature ondulatoire
• En 1865, Maxwell-Lorentz établit les formules unifiant phénomènes électriques,
magnétiques et lumineux
• En 1887, Heinrich Rudolf Hertz montre la possibilité d’émettre une onde radio
• En 1897, Guglielmo Marconi réalise de nombreuses expérimentations sur la
propagation des ondes hertziennes
• Le développement des applications
• En 1899 : Guglielmo Marconi réalise la première liaison par radio
• Les domaines des applications entre 1900 et 1970: les stations radio militaires,
les services de télégraphie, la police, les pompiers…
4
2

3. 13/11/2012
Historique (2)
Les réseaux mobiles pour le grand public
• Les premiers réseaux mobiles sont les réseaux cellulaires analogiques en 1970
• En 1979, AMPS (Advanced Mobile Phone Service) est installé à Chicago
• En 1980, HCMTS (High Capacity Mobile Telephone System) à Tokyo
• En 1985, Radiocom 2000 en France
• En 1986, TACS (Total Access Communications System) en Angletterre
• La deuxième génération de réseaux mobiles entre 1991 et 2001
• GSM (Global System for Mobile communications)
• GPRS (General Packet Radio Service), 2G+
• La troisième génération de réseaux mobiles
• En 2003, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) en Europe
• La quatrième génération de réseaux mobiles
• En 2009, LTE (Long Term Evolution) /LTE Advanced 5
Historique (3)
Les réseaux sans fil pour le grand public
• En 1994, Bluetooth crée par Ericsson comme WPAN
• En 1997, Wifi (IEEE 802.11) est normalisé comme WLAN par IEEE
• En 2003, Zigbee (IEEE 802.15.4-2003) est normalisé comme WPAN par IEEE
• En 2004 WiMax - Worldwide Interoperability for Microwave Access (IEEE
802.16) est normalisé comme WAN par IEEE
• ….
6
3

4. 13/11/2012
Historique (4)
• 3GPP release 8 : les premières idées de LTE (Long Term Evolution) et
HSPA (High-Speed Packet Access) en introduisant MIMO et 64-QAM
(Quadrature amplitude modulation )
• 3GPP release 9 : idée de l’auto-organisation et de nouvelles cellules
(eNodeB et Home eNodeB). Le standard LTE introduit aussi les nouvelles
interfaces OFDM permettant d’atteindre les débits de 50-100 Mb/s
• 3GPP release 10 : LTE avancé (2010) propose les solutions afin de
répondre les exigences IMT (International Mobile Telecommunications
Advanced)
• 3GPP release 11 : «Overview of 3GPP Release 11» V0.0.8, en 2011
(septembre) définit la réalisation de la LTE
• 3GPP release 12 : «Overview of 3GPP Release 12» V0.0.5, en 2012
(septembre) concerne les récentes extensions
7
Organismes et standards
ETSI (European Telecommunication Standards Institute) normalise
GSM et GPRS.
• www.etsi.org
3GPP (3rd Generation Partnership Project) normalise GSM, GPRS, UMTS
et LTE
• www.3gpp.org
ITU (International Telecommunication Union)
• www.itu.int/pages/default.aspx
• IETF (The Internet Engineering Task Force)
• www.irtf.org
8
4

5. 13/11/2012
Introduction (1)
Pourquoi la quatrième génération LTE?
• Les réseaux mobiles du GSM à l’UMTS sont les réseaux téléphoniques
et IP (commutation de circuits + commutation de paquets). La
conversion entre les deux types de réseau a un coût important. Solution
de LTE: réseaux mobiles tout IP
• Un des objectifs de l’UMTS est de concevoir une interface radio sur une
bande de passante de 5MHz avec WCDMA (Widebande Code Division
Multiple Access). Cependant, le débit élevé en utilisant la totalité de la
bande passante entraine les multi-trajets «graves». Solution de LTE :
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) à la place de
WCDMA
Introduction (2)
Pourquoi la quatrième génération LTE (suite)?
• LTE intègre «le contrôlleur radio» dans l’eNodeB permettant la réduction
de temps de traitement (latency/délai) et l’augmentation d’efficacité.
• …
10
5

6. 13/11/2012
Introduction (3)
• Si les premiers standards de LTE (rel.8 et rel.9), dit pre-4G, s’orientent
déjà vers une convergence tout IP, la norme 3GPP rel.10, candidate de l’IMT
-Advanced (International Mobile Telecommunications Advanced) est un
standard de 4G. Il supporte:
• une architecture tout IP
simplifiée à l’ai_de du dispositif de MME
(Mobility Management Entity). Cependant un investissement supplémentaire
est indispensable (460M€ estimés)
• un réseau de haut débit (quelques centaines Mb/s dans le sens descendant
et environ 100 Mb/s dans le sens remontant) par nouvelles définitions des
interfaces (E-UTRA Evolved Universal Terrestrial Radio Access)
11
Plan
Introduction
Architecture LTE
Interfaces et protocoles
Couche Physique
Qualité de Service et EPS bearers
Gestion de la mobilité
Concept de « femtocells »
Conclusion
12
6

7. 13/11/2012
Rappel : Architecture du GMS
• Le GSM se base sur les trois principales sous-ensembles (Subsystem) ou
sous-réseaux
• BSS (Base Station Subsystem)
• NSS (Network SubSystem)
• IN (Intelligent Network subsystem) consiste à fournir une base de
données permettant d’offrir des fonctionnalités optionnelles. Par
exemple, une connexion à un compte bancaire pour vérifier si l’abonné
peut utiliser des services payants
• Le mobile (MS – Mobile Station) est alternativement inclus ou exclus du
sous-ensemble BSS suivant le contexte.
13
Architecture - BSS
• BSS (Base Station Subsystem) consiste en 2 parties: BTS (Base
Transceiver Station) et BSC (Base Station Controller)
BTS MS
BSS =
BTS
BSS BSS BSC
PSTN GMSC MSC MSC GMSC IP
VLR VLR
14 HLR/AuC
* PSTN: Public Switched Telephone Network
7

8. 13/11/2012
Architecture – NSS (1)
• NSS établit, contrôle et route les appels entre centres mobiles et filaires
dans le même réseau ou dans les différents réseaux. Il se compose des
équipements suivants :
• MSC (Mobile Switching Center) VLR (Visitor Location Register)
• HLR (Home Location Register) AuC (Authentication Center)
• SMSC (Short Messaging Service Center)
• L’AuC et le SMSC sont alternativement inclus ou exclus du sous-
ensemble NSS suivant le contexte. Ils pourront être les équipements du
sous-ensemble d’IN
15
Architecture – NSS (2)
• MSC (Mobile Switching Center) supporte les services entre BSS et HLR
(enregistrement, établissement de connexion, transfert de SMS…)
• VLR (Visitor Location Register) associé à un MSC est une simple base de
données. Elle contient une copie du profil temporaire de l’abonné qui connecte
actuellement au MSC
• HLR (Home Location Register)
contient les profils d’abonnés BSS BSS
(nom, numéro du mobile,
A-interface
ID, services…)
E-interface
MSC MSC
VLR VLR
C-interface
D-interface
16
HLR/AuC
8

9. 13/11/2012
Architecture – NSS (3)
• AuC (Authentication Center) contient la clé d’un abonné (= clé de la carte SIM)
permettant de déclencher la procédure de l’authentification entre l’abonné et
HLR/AuC. L’AuC est souvent inclus dans le HLR
• EIR (Equipment Identity Register) vérifie l'identification de l'équipement
mobile. C’est-à-dire, l’EIR contient les informations de sécurité du mobile,
IMEI-International Mobile station Equipment Identity , par exemple
• SMSC (Short Messaging Service
BSS BSS
Center) détermine la location de
destination de messages courts.
A-interface
E-interface
MSC MSC
VLR VLR
SMSC
C/F-interface
D-interface
17 HLR/AuC EIR
Architecture en couches
• Le GSM établit un découpage et une répartition des fonctions sur divers
équipements. La structure en couche reprend de découpage en respectant
le modèle de l’OSI en 7 couches.
• Dans le BSS, les trois couches basses de l’OSI : couche Physique, couche
Liaison et couche Réseau, celle-ci est elle-même découpée en plusieurs
sous-couche qui concernent plusieurs interfaces.
couche Réseau
MS BTS BSC MSC
18
9

10. 13/11/2012
Architecture en couches - NSS
19
*La définition de l’architecture dépend de réseaux existants, en particulier, le RTC
Rappel :Architecture générale du
GPRS
BTS MS
HLR/AuC
BSC PCU
PSTN GMSC MSC MSC
VLR VLR
Autre
PDN GGSN SGSN SGSN GGSN PLMN
EIR système de
CGF facturation
PCU (Paquet Control Unit)
SGSN (Serving GPRS Support Node) PSTN (Public Switched Telephone Network)
GGSN (Gateway GPRS Support Node) PDN (Packet Data Network) 20
CGF (Charging Gateway Fonctionality) PLMN (Public Land Mobile Network)
10

11. 13/11/2012
Equipements
• L’architecture consiste en deux parties: Circuit-switched et Packet-switched
Core Network. Cette architecture nécessite les nouveaux équipements suivants :
• PCU (Paquet Control Unit) gère le contrôle et la retransmission des trafic
dans le sens remontant et dans le sens descendant les données venues du
réseau. Selon la norme 3GPP TS23.060, la PCU pourrait être implémentée
devant ou avec ou après BSC (devant = dans le BTS, avec = dans le BSC,
après = devant SGSN)
• SGSN (Serving GPRS Support Node) joue le rôle du MSC dans le réseaux
commutation de paquets. Il relie le réseau d’accès et le réseau coeur.
• GGSN (Gateway GPRS Support Node) connecte à des réseaux extérieurs, en
particulier, Internet.
• les autres équipements possibles : DNS (Domaine Name System), serveur
sécurisé…
21
Equipement - SGSN
•SGSN réalise la gestion du plan d’utilisateur et du plan de contrôle
• Plan d’utilisation consiste d’abord à supporter des données d’utilisateur entre
la MS, le BSS, le SGSN et le GGSN avec le contrôle de flux, la détection
d’erreurs et la correction d’erreurs. La structure du plan d’utilisateur est celle
de la pile protocolaire
•Plan de contrôle concerne d’abord l’établissement d’une session par le
protocole PDP (Packet Data Protocole) géré par le management de session
(SM - Session Management) afin d’obtenir une adresse IP. Ensuite, la gestion
de la mobilité par la sous-couche GMM (GPRS Mobilité Management) et par la
procédure IRAU (Inter-SGSN Routing Area Update). Enfin la collecte des
informations de taxation CDR (Detail Records)
22
11

12. 13/11/2012
Equipement - GGSN
•GGSN relie GPRS vers les réseaux extérieurs tels que IP, ATM et X.25
• Identification du réseau demandé par APN (Access Point Name)
• Allocation dynamique ou statique d’adresses IP à l’utilisateur durant une
session PDP
• Lors que le mobile change de localisation (Routing Area), GGSN prend en
charge le nouveau SGSN (IRAU). Par conséquent, le changement de
localisation est masqué vis-à-vis du réseau extérieur.
• Collecte des informations de taxation
Web service
SGSN
changement de localisation Internet
SGSN GGSN
SGSN
23
plan d’utilisateur - Piles
protocolaires entre MS et SGSN
Application
IP IP
SNDCP SNDCP GTP-U GTP-U
LLC LLC UDP UDP
RLC RLC BSSGP BSSGP IP IP
MAC MAC Network service Network service L2 L2
GSMRF GSMRF L1bis L1bis L1 L1
Um Gb Gn
MS BSS PCU SGSN GGSN
BSSGP (BSS GPRS Protocol ) ; SNDCP(Sub Network Dependance Convergence Protocol )
GTP-U (GPRS Tunneling User Protocol) ; RLC (Radio Link Control) ; MAC (Media Access Control)
24
LLC (Logical Link Control) ; Network Service = Frame Relay
12

13. 13/11/2012
plan de contrôle - Piles
protocolaires
GTP-C GTP-C
UDP UDP
IP IP
L2 L2
L1 L1
SGSN SGSN MS BSS SGSN
GTP-C (GPRS Tunneling Control Protocol)
GMM (GPRS Mobility Management)
SM (Session Management)
25
NS (Network Service)
Rappel : Architecture générale
d’UMTS
• UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access
Network) consiste en deux parties
• NodeB est le responsable d’interface de
la couche Physique. Autrement dit, il gère
la modulation, la fréquence radio, la puissance
d’émission et le débit de trafic
« adapté ».
• RNC (Radio Network Controller) s’occupe
•de la gestion de ressource radio (Radio
Resource Management) concernant
le handover, le contrôle d’admission et l’allocation.
26
13

14. 13/11/2012
luCS (Circuit-Switched data)
GSM
IMS
luPS (Packet-Switched data)
GPRS
27
Réseau cœur (1)
UMTS rel.5 consiste en trois principales parties:
• La partie CS contient principalement le GSM
• La partie PS contient principalement le GPRS
• La partie IMS (IP multimédia Subsystem) connectée au PS permet au
UMTS d’interconnecter aux autres réseaux existants (WiFi, WiMax,
ATM, IP, ADSL…)
• Gestion de la mobilité (MM – Mobility management)
• Dans le domaine CS, le serveur MSC connait l’état d’un UE (MM
Detached, MM Idle et MM Connected)
• Dans le domaine PS, le SGSN connait l’état d’un UE (PMM
Detached, PMM idle et PMM Connected)
28
14

15. 13/11/2012
Réseau cœur (2)
• Gestion de la connexion
• Dans le domaine CS, la gestion de la connexion repose sur le même
principe du GSM (CC-Call Control) en créant un circuit, si l’IMS
n’intervient pas dans la gestion.
• Dans le domaine PS, la gestion de la connexion repose sur le même
principe du GPRS (GTP-GPRS Tunning Protocol) en créant un
tunnel, si l’IMS n’intervient pas dans la gestion.
• Si l’IMS intervient dans la gestion de la connexion, la procédure
devient assez complexe (voir les détails dans le document 3GPP TS
24.008)
29
L’architecture de LTE est simplifiée
30
15

16. 13/11/2012
Comparaison des architectures
(1)
• Architecture simplifiée
•MME (Mobility Management
Entity) remplace les dispositifs
PDSN/SGSN et BSC/RNC
• PDSN: Packet Data Serving
Node de CDMA2000
• SGSN: Serving GPRS Support
Node
• BSC: Base Station Controller
• RNC: Radio Network Control
31
Comparaison des architectures
(2)
•eNodeB remplace BTS/NodeB
• Seving/PDN (Packet Data
Network) gateway remplace
HA/GGSN
• BTS/NodeB: Base transceiver
Station
• HA/GGSN: Home Agent/
Gateway GPRS Support Node
Source: publications d’IEEE 32
16

17. 13/11/2012
Architecture générale (1)
• eNodeB et les interfaces S1 et X2 : les données d’utilisateurs sont
transmises via S1-UP; la signalisation et les échanges entre eNodB et le
réseau cœur sont transmis via S1-CP ; les échanges entre eNodeB sont
directement transmis via l’interface X2.
• MME gère l’authentification et le handover. Par exemple, un terminal
mobile déplace
d’un eNodeB à l’autre et si X2 n’est
SGi
pas disponible. De ce fait, les PDN-gateway Internet
interfaces S6 et S5 sont
S5 UP
CP
impliquées S6
Serving
HSS S11
MME gateway
CP UP
S1
UP: user plane
CP: control plane eNodeB eNodeB
X2
HSS: Home Subscriber Server
SGi: Service Gateway interface LTE Uu 33
Terminal mobile
Architecture générale (2)
• Serving Gateway gère les données d’utilisateurs d’eNodeB à PDN-
gateway via S1 et S5. Le contrôle des canaux est géré par MME via S11
• PDN Gateway gère la connexion à l’Internet (affecter une @ IPv4 à un
terminal + NAT-Network Address Translation) ou à l’intranet. De plus, le
roaming international est également géré par PDN gateway
SGi
PDN-gateway Internet
S5 UP
CP
S6
S11 Serving
HSS MME gateway
CP S1 UP
UP: User Plane
CP: Control Plane
HSS: Home Subscriber Server eNodeB eNodeB
X2
SGi: Service Gateway interface
34
LTE Uu
Terminal mobile
17

18. 13/11/2012
Architecture générale (3)
• HSS joue le rôle de HLR/GSM et de MAP/UMTS. Il contient les
paramètres suivants :
• IMSI (International Mobile Subscriber Identity)
• Informations d’identification
• N° téléphone, n° MSISDN (Mobile Subscriber Integrated Service Digital Network)
et services (SMS par exemple)
• Descriptif d’un abonné (débit max, droit d’accès Internet…)
• paramètres IMS PDN-gateway
SGi
Internet
•….
S5 UP
CP
S6
S11 Serving
HSS MME gateway
CP S1 UP
UP: User Plane
CP: control plane
HSS: Home Subscriber Server eNodeB eNodeB
X2
SGi: Service Gateway interface
35
LTE Uu
Terminal mobile
Architecture générale (4)
• EPC (Evolved Packet Core)
SGi
PDN-gateway Internet
S5 UP
CP
S6
S11 Serving
HSS MME gateway
CP S1 UP
eNodeB eNodeB
X2
UP: User Plane 36
CP: control plane LTE Uu
Terminal mobile
HSS: Home Subscriber Server
SGi: Service Gateway interface
18

19. 13/11/2012
LTE/SAE (System Architecture
Evolution)
accès radio
Plan
Introduction
Architecture LTE
Interfaces et protocoles
Couche Physique
Qualité de Service et EPS bearers
Gestion de la mobilité
Concept de « femtocells »
Conclusion
38
19

20. 13/11/2012
Interfaces normalisées
UTRAN – Terrestrial Radio Access Network
39
GERAN - GSM EDGE Radio Access Network
Principales interfaces
• Uu entre les UE et le réseau d’accès UTRAN (Universal Terrestrial Radio
Access Network)
• Um entre les UE et le réseau d’accès GERAN (GSM EDGE Radio Access
Network)
• LTE-Uu entre les UE et le réseau d’accès E-UTRAN (Evolved Universal
Terrestrial Radio Access Network)
• S1 entre un e-NodeB et un MME et entre un e-NodeB et un Serving
Gateway
• X1 entre les e-NodeB
• S3, S5, S6 et S11…
40
20

21. 13/11/2012
Piles protocolaires (1)
Plan de contrôle
•RLC (Radio Link Control) gère le segmentation, l’assemblage et la retransmission
•PDCP (Packet Data Convergence Protocol)/UMTS : l’encapsulation de protocole,
compression d’en-tête , chiffrement et protection d’intégrité.
•RRC (Radio Resource control) situé à la couche 3 gère la signalisation entre un UE
et un eNodeB (paging, RRC connexion, fonctions de mobilité, CR de mesures)
•NAS (Non Access Stratum) gère les messages de signalisation (handover,
connexion, contrôle d’admission radio, mesures, allocation de ressource)
•SCTP (Stream Control Transmission Protocol) joue un rôle similaire que UDP/TCP 41
Piles protocolaires (2)
• GTP (General packet radio service Tunneling Protocol)
tout IP
Plan d’utilisateur
42
21

22. 13/11/2012
Plan
Introduction
Architecture LTE
Interfaces et protocoles
Couche Physique
Gestion de la mobilité
Qualité de Service et EPS bearers
Concept de Femtocells
Conclusion
43
Couche Physique (1)
• Rappelons que l’évolution principale de la LTE est de re-définir les
interfaces radios
• OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) dans le sens
descendant offre un haut début
• SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) dans le
sens remontant dans le but de résoudre le problème de PAPR (Peak to
Average Power Ratio) quand les abonnés sont regroupés.
• Modulation adaptive et codage MCS (Modulation and Coding Scheme) –
16 QAM et 64 QAM par exemple
• MIMO (2 x 2)
• le débit de la LTE dépend de plusieurs paramètres (nb de bandes passantes,
nb de porteuses, nb de MIMO, modulation et le catégorie de UE). Il peut
44
atteindre à quelques centaines Mb/s.
22

23. 13/11/2012
Couche Physique (2)
• Le débit de LTE dépend de plusieurs paramètres de plusieurs paramètres (nb de
bandes passantes, nb de porteuses, nb de MIMO, modulation et le catégorie de UE).
Il peut atteindre à 150Mb/s
• en Europe, par exemple, DL 2620-2690 MHz, UL 2500-2570 MHz, la
séparation de fréquences (50 MHz) entre DL et UL, FDD
• au Japon: DL 2110-2170 MHz, UL 1920-1980 MHz, la séparation de
fréquences (130 MHz) entre DL et UL, FDD
•aux USA: par exemple, DL 746-756 MHz, UL 777-787 MHz, la séparation
de fréquences (21 MHz) entre DL et UL, FDD
•en Chine: par exemple, DL 2570-2620 MHz, UL 2570-2620 MHz, TDD
45
Couche Physique (3)
PTS : Pilot TimeSlot
GP : Guard Period
23

24. 13/11/2012
Plan
Introduction
Architecture LTE
Interfaces et protocoles
Couche Physique
Qualité de Service et EPS bearers
Gestion de la mobilité
Concept de «femtocells»
Conclusion
47
QoS et EPS bearers (1)
• EPS bearer (Evolved Packet System) tuyau a pour but de séparer les trafics
différents (VoIP, FTP, vidéo). L’ensemble de trafics dans un tuyau est traité
de la même façon (par la même signalisation, par exemple)
• la classification de trafic repose sur les paramètres de QoS tels que le délai,
le débit, la gigue et la séquence)
• LTE définit deux types de EPS bearer :
• GBR (Minimum Guaranteed Bit Rate) permet de garantir la QoS
• GBR par défaut ou GBR dédié (créé pour chaque EPS bearer, aucune
garantie de QoS)
• non-GBR
48
24

25. 13/11/2012
Exemple : services de LTE
• chaque tuyau est créé en fonction du service demandé. Ainsi la qualité est rassurée
UE eNB réseau coeur eNB UE
service 1 - audio
service 2 - vidéo
service 3 - VoIP
….
service n – http, ftp
49
QoS et EPS bearers (2)
QoS Class Identifier
25

26. 13/11/2012
Paramètres QoS
• EPS bearer pour GBR (Minimum Guaranteed Bit Rate)
• QCI (QoS Class Identifier) : ce paramètre lie à 1) le poids d’ordonnance ;
2) le seul d’admission ; 3) la taille de file d’attente . L’opérateur doit pré-
configurer les eNodeB
• ARP (Allocation and Retention Priority) : ce paramètre permet d’une
décision (accepte, refus, modification) de création de tuyau
• GBR (Guaranteed Bit Rate) : le débit garanti
• MBR (Maximum Bit Rate)
• EPS bearer pour non-GBR
•QCI (QoS Class Identifier)
• ARP (Allocation and Retention Priority)
51
La gestion de files d’attente et
l’ordonnancement
• Dans le but de gérer le débit sur un lien (la bande passante), la station de
base (ou un routeur) doit décider l’ordonnancement (quel paquet est choisi
sur le lien sortant) et l’élimination (quel paquet est éliminé).
flux 1
ordonnancement
flux 2
Paquets
débit fixe
admis
….
flux n
52
26

27. 13/11/2012
Allocation équitable pondérée
(weighted fair queueing)
• FIFO pour chaque file d’attente
• Ordonnancement de «Weighted Fair Queueing» entre les différentes files
d’attente
• L’ordonnancement de «Weighted Fair Queueing» consiste à privilégier certains flux
en leur accordant un poids lourd
• WFQ assure une potentielle équité en satisfaisant des contraintes de QoS de chaque
file d’attente
Exemple :
flux 1
Flux1 : poids = 3
Flux 2 : poids = 2
Flux 3 : poids = 1
flux 2 Fair
Queueing
flux n
53
Algorithmes équitables
• Les réseaux mobiles doivent principalement prendre en compte la mobilité
et la qualité de lien qui n’étaient pas les critère de choix dans les réseaux
filaires.
• Algorithmes « Max-Min » privilégie les petits débits. On ne peut pas
satisfaire le débit demandé d’un flux sans diminuer le débit demandé d’un
flux plus petit
• Round Robin Queueing et Fair Queueing, Weighted Fair Queueing
• Algorithmes « proportionnelle » utilisés dans les réseaux mobiles et sans
fil, cherchent à maximiser l’utilisation du débit global
• MaxSNR (Maximum Signal to Noise Ratio) – Allocation avec Signal à bruit
maximum
• PF (Proportional Fair) – Allocation équitable et proportionnelle
• Les nouvelles propositions sont très nombreuses (le poids sur temps
d’attente, par exemple). 54
27

28. 13/11/2012
Allocation avec Signal à bruit
maximum
• MaxSNR donne la priorité à l’utilisateur k ayant le plus grand rapport
signal à bruit
• MaxSNR alloue une (ou plusieurs) unité(s) de ressource à l’utilisateur k
parmi tous les utilisateurs (k = 1, 2…k)
• Puisque la décision d’allocation se base sur la connaissance de la couche
MAC, le débit pourra être utilisé au maximum
• L’algorithme est simple à implémenter
55
Allocation équitable et
proportionnelle
• « Proportional Fair » consiste à allouer une (ou plusieurs) unité(s) de
ressource à l’utilisateur i qui a les conditions de transmission les plus
favorables par rapport à sa moyenne ui
• La moyenne des ressources déjà allouées permet de donner chaque
utilisateur une chance d’accès
• La décision d’allocation se base sur les informations de la couche MAC,
par conséquent, l’algorithme assure une maximisation du débit et une
équité en long terme
• L’algorithme est simple à implémenter
u i (t )
j = −
ui moyenne
56
28

29. 13/11/2012
Plan
Introduction
Architecture LTE
Interfaces et protocoles
Couche Physique
Qualité de Service et EPS bearers
Gestion de la mobilité
Concept de « femtocells »
Conclusion
57
Gestion de mobilité
La gestion de mobilité consiste principalement en deux parties :
• La mobilité gérée par
l’interface S1
entre un e-NodeB et
un MME ou entre un
e-NodeB et un Serving
Gateway (ex, localisation,
handover)
• La mobilité gérée par
l’interface X2 entre les
e-NodeB (ex, handover)
29

30. 13/11/2012
Intra – seamless handover
MME/S-GW
Configuration selon paramètres QoS
allocation de ressource
(contexte de connexion)
~30ms
(pour indiquer la nouvelle localisation)
9bis-Path Switch ack
Deux types de handover : lossless handovet et seamless handover
Source : Alcatel-Lucent
Plan
Introduction
Architecture LTE
Interfaces et protocoles
Couche Physique
Gestion de la mobilité
Qualité de Service et EPS bearers
Concept de Femtocells
Conclusion
60
30

31. 13/11/2012
Concept de Femtocell dans la
LTE (1)
Une femtocell est une petite cellule permettant des transmissions mobiles à
la résidence. La consommation d’énergie doit être faible.
On distingue deux types de cellules :
• Macrocelle (eNodeB)
• Femtocell (Home eNodeB) LTE/EPC
• Dans une zone gérée
par un eNodeB, la QoS n’est
pas bien garantie si un UE se eNodeB
trouve loin de l’eNodeB, alors
l’installation de Home eNodeB
permet d’équilibrer la charge.
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Source : revue «ACM SIGCOMM Computer Communication» switch
Concept de «Femtocell» dans
la LTE (2)
Le concept de femtocell a été conçu pour le UMTS. La LTE repose sur le
concept.
Le but principal du concept de femtocell est de gérer mieux la ressource
radio (la séparation de ressources indoor (gérées par Home eNodeB) et
outdoor (eNodeB). De ce fait, un UE à la maison peut obtenir la QoS.
L’inconvénient principale est l’interférence causée par
• La gestion de ressources séparée (eNodeB et Home eNode peuvent louer la
même ressource)
• L’intersection de bandes de passante
• Solution : depuis quelques années, les approches suivantes ont été
proposées
• Méthode de «quatre couleurs»
• Méthode de l’allocation dynamique à l’aide du rapport de signal à bruit
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32. 13/11/2012
Plan
Introduction
Architecture LTE
Interfaces et protocoles
Couche Physique
Gestion de la mobilité
Qualité de Service et EPS bearers
Concept de Femtocells
Conclusion
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Conclusion
LTE répond à des nouveaux besoins (délai court, débit élevé, nouveaux
services à l’aide souvent par l’interconnexion)
Architecture générale simplifiée
Piles protocolaires reposent sur le protocole IP
Qualité de Service est principalement garantie par EPS bearers de bout en
bout
Amélioration de performance par méthode « inter-couche »
WiMax (IEEE 802.16) est un concurrent de la LTE
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