06/10/2010
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Système LTE/SAESystème LTE/SAE : :
Interface radio, Interface radio,
Architecture et ProtocolesArchitecture et Protocoles
Sami TabbaneSami Tabbane
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SommaireSommaire
I. LTE/SAE
II. Architecture réseau et protocoles
III. Protocoles du plan de contrôle
IV. Protocoles du plan usager
V. Couche physique pour le lien
descendant
VI. Couche physique pour le lien
montant
I. LTE/SAEI. LTE/SAE
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Releases 3GPP (1)Releases 3GPP (1)
Release 99 (figée en Mars 2000)
- Première version de la norme UMTS,
- Introduction de l’UTRAN,
- Peu de modification du cœur de réseau GSS.
Release 4 (figée en Mars 2001)
- Evolution du transport dans le cœur de réseau,
- Séparation des données et du contrôle dans le cœur CS,
- Premières étapes vers les NGN.
Release 5 (figée en Juin 2002)
- Introduction de l’IMS (pour le plan contrôle, avec le domaine
PS pour le plan transport),
- HSDPA,
- IP dans l’UTRAN.
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Releases 3GPP (2)Releases 3GPP (2)
Release 6 (figée en Décembre 2004)
- HSUPA (E-DCH),
- MBMS,
- MIMO,
- Partage du réseau,
- Améliorations IMS : services temps réel, convergence avec le
fixe, intégration de modes d’accès alternatifs (WLANs, xDSL,
3GPP2).
Release 7
- Evolution vers le tout-IP,
- Evolution vers le B3G,
- MIMO, UMTS 2,6 GHz, UMTS 900 MHz.
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UMTS Release 99UMTS Release 99
CS Core
PS Core
MSC/VLR GMSC
SGSN GGSN
Node B
RNC
HLR
OMC
MMSC
SCP
Billing
Basée sur GSM et GPRS
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UMTS Release 4UMTS Release 4
CS
PS Core
MGW
GMGW
SGSN
GGSN
Node B
RNC
HLR
OMC
MMSC
SCP
Billing
Plans de contrôle et de transport séparés pour CS
CS
MSC Server
GMSC Server
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UMTS Release 5UMTS Release 5
CS
PS Core
MGW
GMGW
SGSN
GGSN
Node B
RNC
HSS
OMC
MMSC
SCP
Billing
Introduction d’IMS et IP dans le RAN
CS
MSC Server
GMSC Server
CSCF MGCF
IMS
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Release 99 – 1999 Release 4 – 2001 Release 5 – 2002
FDD et TDD à 384 kb/s TDD à 1,28 Mb/s Évolution du transport
vers l’IP
Services GSM/GPRS Répéteur UTRA IMS
Handover GSM/GPRS TFO/TrFO HSDPA
Support pour appels
multiples
LCS sur interfaces réseau QoS fiable pour le
domaine PS
LCS sur interface radio Évolution vers un coeur
de réseau IP
Release 6 – 2004 Release 7 – 2006 Beyond 3G - LTE
HSUPA TDD amélioré Modulation OFDM
Évolution vers cœur tout
IP et IP dans RAN
Technologie MIMO Autres technologies en
cours d’étude
Débits théoriques de 14
Mb/s (DL) et 5 Mb/s (UL)
Support amélioré IMS
Intégration avec d’autres
WLANs
Synthèse des évolutionsSynthèse des évolutions
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Objectifs du LTE (1)Objectifs du LTE (1)
• Défis de l’E-UTRAN :
– Demande de débits de données plus importants
– Prévision d’allocations de spectre 3G additionnel
– Plus grande flexibilité dans l’allocation de
fréquences : Opération dans des bandes appariées
ou non sur les liens montant et descendant de
largeurs 1.25, 2.5, 5, 10, 15 et 20 MHz
– Coexistence avec GERAN et UTRAN
– Compétition avec des technologies avec ou sans
licence (WiMAX, WiFi, …)
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Objectifs du LTE (2)Objectifs du LTE (2)
• Objectifs du E-UTRAN :
–Augmenter significativement les débits pic : Jusqu’à 100 Mb/s en lien
descendant et 50 Mb/s en lien montant avec un spectre de 20 MHz
–Débit binaire augmenté en bordure de cellule
–Efficacité spectrale améliorée (3 à 4 fois le lien descendant de
l’UTRAN et 2 à 3 fois le lien montant de l’UTRAN)
–Latence réduite: Réduire la latence pour les changements d’états RRC
et la transmission sur le réseau d’accès (Moins de 5 ms)
–Flexibilité de spectre (‘Scalable Bandwidth’): 1.25/2.5/5/10/20 MHz
–Jusqu’à 200 utilisateurs actifs dans une cellule, pour une bande de 5
MHz
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Objectifs du LTE (3)Objectifs du LTE (3)
– Enhanced Multimedia Broadcast Multicast Service (E-
MBMS)
– Support amélioré de la qualité de service de bout-en-bout
– Coûts d’OPEX réduits
– Complexité système et terminal, coûts et consommation
de puissance acceptables
– Compatibilité avec les versions antérieures et d’autres
systèmes
– Optimisé pour les faibles vitesses mobiles (<15 km/h)
mais supportant des vitesses mobiles importantes
(Jusqu’à 350 km/h)
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Technologies en Faveur du LTETechnologies en Faveur du LTE
• OFDM (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing)
• Egalisation dans le domaine fréquentiel
• SC-FDMA (Single-Carrier FDMA)
• MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)
• Ordonnancement (Scheduling) de ressources
dépendant du canal multi-porteuses
• Réutilisation fractionnaire de fréquences
(Fractional Frequency Reuse)
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SpectreSpectre 1/81/8
• Rareté des ressources spectrales :
– Partie basse du spectre (commençant à 400 MHz) surchargée par
des applications numériques, analogiques, publiques et militaires
– Partie haute du spectre (au dessus de 2 GHz) offrant des
possibilités d’extensions et d’applications gourmandes en débit
mais cellules de tailles réduites
• Manque d’harmonisation :
– Pour des raisons historiques et des disparités dans les règles de
régulation, l’allocation spectrale diffère entre pays
Difficulté de définition à l’échelle mondiale du spectre
système
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SpectreSpectre 2/82/8
• GSM :
– Initialement construit pour fonctionner sur une bande
unique 900 MHz
– Les spécifications GSM laissaient peu de possibilités pour
étendre à d’autres bandes
– Avec le succès du GSM, le besoin d’avoir des fréquences
additionnelles s’est fait sentir pour supporter le nombre
grandissant d’abonnés et d’opérateurs
Modification du GSM pour pouvoir supporter d’autres
fréquences: Bandes 1800 et 1900 MHz, puis bandes 450,
480 et 850 MHz
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SpectreSpectre 3/83/8
• 3G et IMT-2000 :
– Un des objectifs était d’offrir une mobilité globale
Nécessité d’un niveau minimum d’harmonisation de
spectre
Décision prise au WARC-92 (World Administrative
Radio Conference of 1992) pour identifier 230 MHz de
spectre sur une base mondiale
– Spectre partagé en deux bandes:
• 1885-2025 MHz
• 2110-2200 MHz
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SpectreSpectre 4/84/8
• 3G et IMT-2000 :
– Les études de spectre du WARC-92 sont basées sur
l’hypothèse de services à faibles débits
Besoin de fréquences additionnelles soulevé durant le
WRC-2000 (World Radiocommunication Conference 2000)
Pour pouvoir offrir des services multimédia, 3 bandes
additionnelles ont été définies (ajout de presque 500 MHz):
• 806-960 MHz
• 1710-1885 MHz
• 2500-2690 MHz
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SpectreSpectre 5/85/8
Allocation de Spectre pour l’IMT-2000 (WRC-2000)
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SpectreSpectre 6/86/8
• 3G et IMT-2000 :
– Le WRC-07 a identifié des bandes basses pour la
couverture et des bandes hautes pour la capacité
Nouvelles Bandes Identifiées au WRC-07
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SpectreSpectre 7/87/8
– La bande de couverture principale se trouve dans les
fréquences UHF 470-806/862 MHz utilisées actuellement
pour la diffusion TV terrestre:
• La sous-bande 790-862 MHz a été identifiée en Europe et en
Asie-Pacifique
• La sous-bande 698-806 MHz a été identifiée aux Amériques
• La sous-bande 450-470 MHz a été identifiée globalement
– La bande de capacité principale se trouve dans la bande C
3.4-4.2 GHz: La sous-bande 3.4-3.8 GHz a été identifiée
en Europe et en Asie-Pacifique
– La bande 2.3-2.4 GHz a été identifiée en Chine au WRC-
2000 (Non disponible en Europe et aux Amériques)