reseaux 2G-3G-4G

SYSTMES 4G

1Marek Ziolkowski A-2013

Marek Ziolkowski A-2013 2

Standardisation 3G

ITU (InternationalTelecommunication Union)

IMT-2000

3GPP & 3GPP2 (3G Partnership Projects)

Organismes nationaux et rgionaux (TIA, ETSI, etc.)


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).


Frquences utilises par les diffrents systmes cellulaires


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)


volution des systmes cellulaires


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).


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.


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).


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+


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


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


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


Technologies 4G

Agrgation des canauxLTE : largeur de bande de 20 MHz maximumLTE advanced : largeur de bande 520 MHz = 100 MHz maximum


Technologies 4G

Antennes multiplesLTE : MIMO 22

LTE advanced : voie descendante DL MIMO 88, voie montante ULMIMO 44


Spcifications techniques du LTE (3GPP Release 8)


Catgories de terminaux LTE

La norme 3GPP Release 8 dfinit cinq catgories de terminaux LTE (UserEquipement UE). Leurs caractristiques sont indiques dans le tableausuivant.


Architecture UMTS et LTE


Architecture LTE


Services et applications fournis par LTE


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


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

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