reseaux 2G-3G-4G
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SYSTMES 4G
1Marek Ziolkowski A-2013
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Marek Ziolkowski A-2013 2
Standardisation 3G
ITU (InternationalTelecommunication Union)
IMT-2000
3GPP & 3GPP2 (3G Partnership Projects)
Organismes nationaux et rgionaux (TIA, ETSI, etc.)
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Marek Ziolkowski A-2013 3
Rseaux 3G
EDGE GSM, le rseau GSM volu, bas sur laccsTDMA (2.75G);
CDMA 2000 Multi Carrier CDMA : nouvelle version de IS-95, utilise lesbandes apparies;
UMTS/3GSM (W-CDMA, HSPA) Direct Spread CDMA, dfini par 3GPP,utilise les bandes apparies;
TD-SCDMA Time Division Synchronous CDMA, dvelopp par ChineseAcademy of Telecommunications Technology, utilise les bandes nonapparies etTDD (Time Division Duplexing).
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Marek Ziolkowski A-2013 4
Frquences utilises par les diffrents systmes cellulaires
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Marek Ziolkowski A-2013 5
HSDPA lanc en 2006 : 114,4 Mbits/s sur le lien descendant
HSUPA lanc en 2008 : 0.8-5.7 Mbits/s sur le lien montant
HSPA+ lanc en 2010 : 42 Mbits/s sur le lien descendant
UMTS 99
WCDMA
3GPP UMTS 4
NGN
UMTS 5
HSDPA
UMTS 6
HSUPA
UMTS 7
HSPA+
4G
Long Term Evolution
Broadband downloads
Broadband uploads
Extended capacity
DL: 384 Kbps
UL: 384 Kbps
DL: 14.4 Mb/s
UL: 5.7 Mb/s
DL: 42 Mb/s
UL: 11 Mb/s
Gnration 3G+ (3GPP)
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Marek Ziolkowski A-2013 6
volution des systmes cellulaires
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Marek Ziolkowski A-2013 7
Rseaux 4G
Les rseaux 4G, actuellement dploys ou en cours de dploiement en Europe, auxEtats-Unis, et en Asie sappuient sur des spcifications techniques internationalesnormalises en 2009 sous lacronyme 3GPP version 8.
Ces spcifications tablissent les standards de performances communment admispour les rseaux 4G : 100 Mbit/s maximum sur le lien radio descendant (antenne relaisvers mobile), et 50 Mbit/s maximum sur le lien montant (mobile vers antenne relais).
La technologie LTE fonctionne dans une varit de frquences selon la zonegographique couverte : 700 MHz aux Etats-Unis pour le rseau de Verizon Wireless,2,6 GHz et 800 MHz en Europe, et 2,1 GHz pour le rseau japonais de NTT Docomo.En France, les oprateurs postulent pour lattribution des sous-bandes 2500-2570MHz et 2620-2690 MHz et des dessous-bandes 791-821 MHz et 832-862 MHz quisont utilises en mode de duplexage frquentiel (mode FDD).
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Marek Ziolkowski A-2013 8
Rseaux 4G
Les spcifications LTE prvoient le fonctionnement en deux modes : multiplexage defrquences (FDD) et multiplexage temporel (TDD). En mode FDD (Frequency DivisionDuplex), l'mission et la rception se font des frquences diffrentes. En mode TDD,(Time Division Duplex) l'mission et la rception transitent une mme frquence, mais des instants diffrents.
La technologie LTE repose sur une combinaison de technologies sophistiques mme d'lever nettement le niveau de performances (haut dbit et latence) parrapport aux rseaux 3G existants. Le multiplexage OFDMA (Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access) apporte une optimisation dans lutilisation des frquences enminimisant les interfrences. Le recours des techniques dantennes multiples MIMO(dj utiliss pour le Wi-Fi ou le Wimax) permet de multiplier les canaux decommunication parallles, ce qui augmente le dbit total et la porte.
Linterface radio E-UTRA (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access) utilise lOFDMA pourle lien descendant et le SC-FDMA (Single Carrier FDMA) sur le lien montant.
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Marek Ziolkowski A-2013 9
LTE Advanced
La prochaine gnration de la technologie LTE porte le nom de LTE Advanced. Sesspcifications les plus rcentes ont t normalises au printemps 2011 souslappellation 3GPP version 10. Elles perfectionnent notamment le recours latechnique dantennes multiples pour accrotre encore le dbit global sur le lien radioentre le mobile et lantenne relais.
La technologie LTE s'appuie sur un rseau de transport de paquet IP. Elle na pasprvu de mode d'acheminement pour la voix, autre que la VoIP, contrairement la 3Gqui transporte la voix en mode circuit ( la manire des rseaux de tlphonie fixesclassiques).
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Marek Ziolkowski A-2013 10
volution des systmes cellulaires
Dbit rel (moy.) Dbit thorique (max.)Disponibilit
Lien descendant Lien montant Lien descendant Lien montant
2.5G GPRS 32-48 Kbps 15 Kbps 114 Kbps 20 Kbps Maintenant
2.75G EDGE 175 Kbps 30 Kbps 384 Kbps 60 Kbps Maintenant
3G
UMTS 226 Kbps 30 Kbps 384 Kbps 64 Kbps Maintenant
W-CDMA 800 Kbps 60 Kbps 2 Mbps 153 Kbps Maintenant
EV-DO Rev. A 1 Mbps 500 Kbps 3.1 Mbps 1.8 Mbps Maintenant
HSPA 3.6 650 Kbps 260 Kbps 3.6 Mbps 348 Kbps Maintenant
HSPA 7.2 1.4 Mbps 700 Kbps 7.2 Mbps 2 Mbps Maintenant
Pre-4G
HSPA+ 42 Mbps 11 Mbps 2011
HSPA 14 2 Mbps 700 Kbps 14 Mbps 5.7 Mbps Maintenant*
WiMAX 3-6 Mbps 1 Mbps 100 Mbps+ 56 Mbps Maintenant
LTE5-12 Mbps(~36 Mbps)
2-5 Mbps300 Mbps
(100 Mbps)75 Mbps
(50 Mbps)Fin 2010
4G
WiMAX 2 (802.16m)
100 Mbps mobile / 1 Gbps fixe 60 Mbps 2012
LTE Avanc 100 Mbps mobile / 1 Gbps fixe 500 Mbps 2012+
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Marek Ziolkowski A-2013 11
Comparaison des systmes cellulaires
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Marek Ziolkowski A-2013 12
Comparaison des systmes cellulaires
WCDMA(UMTS)
HSPA(HSDPA / HSUPA) HSPA+ LTE
Vitesse maximum bps de liaison descendante 384 kbits/s 14 Mbits/s 28 Mbits/s 100 Mbits/s
Vitesse maximum bps de liaison montante 128 kbits/s 5.7 Mbits/s 11 Mbits/s 50 Mbits/s
Latence, temps de voyage aller-retour approximativement
150 ms 100ms 50ms (ms) ~10 ms
Mthodologie d'accs CDMA CDMA CDMA OFDMA / SC-FDMA
3GPP Release Rel 99/4 Rel 5/6 Rel 7 Rel 8
Annes approximatives de droulement initial
2003 / 2004 2005 /2006 HSDPA2007 / 2008 HSUPA
2008 /2009 2009 /2010
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Marek Ziolkowski A-2013 13
Comparaison des systmes cellulaires
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Marek Ziolkowski A-2013 14
3.5 G et 4G
4G devrait assurer :
une vitesse de transmission pouvant aller jusqu 100 Mbps enmouvement et 1 Gbps pour un terminal immobile;
l'itinrance (Roaming) travers les rseaux htrognes.Les standards Pre-4G commercialiss sous le nom de 4G sont :
WiMAX
Flash-OFDM (Fast low-latency access with seamless handofforthogonal frequency division multiplexing )
3GPP LongTerm Evolution (LTE)
UMB dans 3GPP2
IEEE 802.20, MBWA (Mobile Broadband Wireless Access), autorisantdes dplacements pouvant aller jusqu 250 km/h avec un dbit de1 Mbits/s
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Marek Ziolkowski A-2013 15
Technologies 4G
OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) : pour le liendescendant (DL)SC-FDMA (Single Carrier FDMA) : pour le lien montant (UL)Multiplexage statistique dans OFDM (Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)Duplexages en frquence FDD et en tempsTDDMIMO (Multiple Input Multiple Output)
techniques d'antennes intelligentes (Smart antenna technology)trajets multiples qui amliorent la fiabilit de liaison et augmententlefficacit spectrale (bps par Hz) ainsi que la porte
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Marek Ziolkowski A-2013 16
Technologies 4G
Agrgation des canauxLTE : largeur de bande de 20 MHz maximumLTE advanced : largeur de bande 520 MHz = 100 MHz maximum
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Marek Ziolkowski A-2013 17
Technologies 4G
Antennes multiplesLTE : MIMO 22
LTE advanced : voie descendante DL MIMO 88, voie montante ULMIMO 44
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Marek Ziolkowski A-2013 18
Spcifications techniques du LTE (3GPP Release 8)
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Marek Ziolkowski A-2013 19
Catgories de terminaux LTE
La norme 3GPP Release 8 dfinit cinq catgories de terminaux LTE (UserEquipement UE). Leurs caractristiques sont indiques dans le tableausuivant.
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Marek Ziolkowski A-2013 20
Architecture UMTS et LTE
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Marek Ziolkowski A-2013 21
Architecture LTE
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Marek Ziolkowski A-2013 22
Services et applications fournis par LTE
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Marek Ziolkowski A-2013 23
Transition 3G 4G
Gateway
Packet
IPv4
ATM/IP SWITCH
WCDMA
Node B
RNCMSC
3G Wireless Infrastructure
Gateway
Packet
IPv6
ATM/IP SWITCH
OFDMA
Node B
4G Wireless Infrastructure
UE
UE
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Marek Ziolkowski A-2013 24
Systmes 4G - performances
UE
Voice3G
8 U
3G+
10-15 U
3.75G
15-40 U
WiFi
100 UWiMax
25-50 U
Packet4G
500 U
Pico
Nano
Parent
U= bit/s/km2/Hz
SYSTMES 4GDiapositive numro 2Diapositive numro 3Diapositive numro 4Diapositive numro 5Diapositive numro 6Diapositive numro 7Diapositive numro 8Diapositive numro 9Diapositive numro 10Diapositive numro 11Diapositive numro 12Diapositive numro 13Diapositive numro 14Diapositive numro 15Diapositive numro 16Diapositive numro 17Diapositive numro 18Diapositive numro 19Diapositive numro 20Diapositive numro 21Diapositive numro 22Diapositive numro 23Diapositive numro 24