Réseaux cellulaires. Évolutions du système UMTS

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1 Réseaux cellulaires Évolutions du système UM par Jérôme PONS Ingénieur d études du réseau d accès de l UM Délégué à la normalisation 3GPP dans le groupe de travail RAN2 Division R&D de France Telecom 1. Ouverture commerciale du service UM... TE Marché de l UM en France Lancement du haut débit mobile Évolution de la norme UM Versions Rappels sur les canaux radio et protocoles des Release 99 et De l ATM à l IP dans le réseau d accès UM Nouveaux services multimédias Services en mode circuit Services en mode paquet Services basés sur la localisation Nouvelles interfaces radio pour le HSDPA et le HSUPA Évolution de l interface radio Interface radio de HSDPA Interface radio de HSUPA Nouvelles bandes de fréquence Évolution de l architecture vers le NGN, l IMS et le MBMS Architecture en Release Réseau cœur circuit de nouvelle génération : NGN Évolution du transcodage : TFO et TrFO Support des services multimédias basés sur IP : IMS Taxation et qualité de service de bout en bout : impacts sur l architecture IMS Support des services de diffusion : MBMS Évolutions vers l «après 3G» Évolution du HSPA en Release Évolution à long terme du réseau d accès de l UM (LTE) en Release Évolution des services et de l architecture du système UM (SAE) Pour en savoir plus... Doc. TE L e réseau radiomobile de troisième génération (3G) UM a été ouvert en France fin 2004 par les opérateurs SFR et Orange France sur la base de la première version de la norme, dite Release 99. La norme UM est rédigée par l organisme d étendue mondiale 3GPP (Third Generation Partnership Project) et normalisée au niveau de chaque continent, par l EI en Europe (Institut européen des normes de télécommunication). La plupart des équipementiers ont basé leur première implémentation de l UM sur la version Release 99 qui a également été plébiscitée par les opérateurs de réseaux mobiles de troisième génération. Cette première version de la norme est largement décrite dans le dossier [TE 7 368]. Mais que s est-il passé depuis au 3GPP? est strictement interdite. Editions T.I. TE

2 RÉSEAUX CELLULAIRES Dans la Release 4, le 3GPP a fait évoluer le réseau cœur circuit vers le NGN puis a introduit, en Release 5, le nouveau domaine IMS caractérisé par la signalisation SIP alors que du point de vue de l interface radio, il offrait le «haut débit mobile» avec le HSDPA. Par ailleurs, en Release 6, l UM se voit doté des fonctionnalités HSUPA et MBMS. Le 3GPP finalise le développement de la cinquième version de l UM (la Release 7) et travaille déjà sur «l après 3G» avec l évolution à long terme de l UM (LTE/SAE). Du côté des opérateurs, SFR et Orange France ont étendu leur offre, en 2006, au haut débit mobile avec le HSDPA alors que Bouygues Télécom annonçait une ouverture possible du réseau UM à l horizon 2007, directement basé sur le HSDPA. Le présent dossier est complémentaire à celui introduisant l UM [TE 7 368] et vise à présenter les grandes évolutions apportées à la Release 99 de l UM en se focalisant tant sur le réseau d accès et le réseau cœur que sur les services associés au système mobile de troisième génération. 1. Ouverture commerciale du service UM Les significations des très nombreux sigles et abréviations sont récapitulées dans un tableau dans la partie Pour en savoir plus [Doc. TE 7 369]. 1.1 Marché de l UM en France Premières licences UM : la France métropolitaine compte en 2007 trois opérateurs sur le marché de la téléphonie mobile : Bouygues Telecom, Orange France et la Société Française du Radiotéléphone (SFR). Chacun d eux a été autorisé à utiliser les fréquences situées dans les bandes 900 MHz et MHz afin d exploiter son réseau de deuxième génération (2G) GSM (mais aussi GPRS et EDGE) : Orange France et SFR depuis le 25 mars 1991 et Bouygues Telecom depuis le 8 décembre Avec l arrivée de la norme de troisième génération (3G) UM, les opérateurs ont été autorisés à exploiter les fréquences situées dans la bande 2 GHz : Orange France et SFR depuis le 18 juillet 2001, et Bouygues Telecom depuis le 3 décembre 2002 [1]. FDD ou TDD : les fréquences disponibles en France pour exploiter un réseau UM sont de deux types : à duplexage en fréquences (FDD) ou en temps (TDD). Les bandes de fréquences FDD, s étalant de à MHz et de à MHz, sont dites «appariées» puisque 5 MHz sont requis dans le sens montant (du terminal mobile vers la station de base) mais également dans le sens descendant (de la station de base vers le terminal mobile) alors que les bandes de fréquences TDD sont dites «non appariées» puisque 5 MHz peuvent être partagés par les deux sens de transmission. La bande de fréquences TDD allant de à MHz est dite «soumise à licences» alors que la bande de fréquences TDD allant de à MHz est dite «non soumise à licences». Il existe douze blocs de fréquences FDD de 2 5 MHz et sept blocs de fréquences TDD de 5 MHz (tableau 1). (0) Bloc de fréquences de 5 MHz Tableau 1 Attribution des blocs de fréquences UM en France (d après [2]) Fréquences (sens de transmission montant/descendant) (MHz) Opérateur exploitant le bloc de fréquences TDD à (montant et descendant) Bouygues Telecom TDD à (montant et descendant) Non attribué (soumis à licence) TDD à (montant et descendant) Orange France TDD à (montant et descendant) SFR FDD1 à à 1 935/2 110 à SFR FDD4 à à 1 950/2 125 à Bouygues Telecom FDD7 à à 1 965/2 140 à Non attribué (soumis à licence) FDD10 à à 1 980/2 155 à Orange France TDD à Non attribué (non soumis à licence) TDD à TDD à TE est strictement interdite. Editions T.I.

3 RÉSEAUX CELLULAIRES Chaque opérateur s est vu attribuer trois blocs de fréquences FDD (soit 2 15 MHz) et un bloc de fréquences TDD dans la bande de fréquences soumise à licences (soit 5 MHz) [CEPT1]. Bien que les opérateurs SFR et Orange France possèdent des bandes de fréquences TDD, ceux-ci ont ouverts leurs réseaux UM sur la base d équipements utilisant les bandes de fréquences FDD, ce qui signifie que les fréquences TDD ne sont pas encore exploitées. Quatrième licence UM : l introduction de l UM en France a été prévue sur la base de quatre licences. Or, seulement trois licences ont été attribuées lors des appels à candidature de 2000 et Une quatrième licence est toujours disponible pour un nouvel entrant potentiel et comprend le droit d utiliser la bande de fréquences UM à 2 GHz mais également le droit à un accès équitable aux bandes de fréquences GSM à 900 et MHz lorsqu elles seront réutilisées pour l UM. L Autorité de régulation des communications électroniques et des postes (ARCEP) a ouvert une consultation publique le 5 octobre 2006 dont l objectif est de déterminer s il y a un intérêt du marché pour la quatrième licence UM [1]. Un million et demi d abonnés UM : à la fin de l année 2005, la France comptait plus de 46 millions d abonnés mobiles, tous opérateurs et technologies (GSM, GPRS, EDGE, UM) confondues [1]. Après le lancement de l UM par SFR en novembre 2004 et par Orange France le mois suivant, le nombre total d abonnés UM a dépassé un million et demi à la fin de l année 2005 [3]. 1.2 Lancement du haut débit mobile Le haut débit mobile s appelle «3G+» ou «3.5G» selon les offres des opérateurs Orange France et SFR. Quoi qu il en soit, dans les deux cas, la technologie sous-jacente se nomme HSDPA, selon la Release 5 de l UM. Ainsi, le 10 mai 2006, l opérateur SFR annonce dans un communiqué de presse l ouverture commerciale du service HSDPA pour ses clients entreprise puis pour ceux du marché grand public (trois semaines plus tard) dans les villes de Lyon, Rennes, Nantes, Saint- Nazaire et Dijon. Les terminaux mobiles disponibles pour l ouverture sont limités à un débit maximum de 1,8 Mbit/s de par leur catégorie (voir tableau 3). La couverture HSDPA s étend par la suite aux plus grandes agglomérations françaises, notamment Paris et l Île de France. En 2007, le débit maximum est porté à 3,6 Mbit/s grâce aux terminaux mobiles de catégorie supérieure. Par ailleurs, le 14 septembre 2006, l opérateur Orange France officialise dans un communiqué de presse l ouverture commerciale du service HSDPA pour ses clients entreprise dans les villes de Lyon, Nice et Marseille. Les terminaux mobiles disponibles pour l ouverture sont limités à un débit maximum de 1,8 Mbit/s de par leur catégorie. La couverture HSDPA s étend par la suite aux plus grandes agglomérations françaises, notamment Paris dans un second temps. Enfin, en mars 2006, l opérateur Bouygues Telecom annonce qu il ouvrira le service UM, sur la base de la technologie HSDPA, probablement à partir d avril 2007 [4]. 2. Évolution de la norme UM 2.1 Versions Première version, Release 99 : la Release 99 de l UM possède une nouvelle interface radio basée sur l accès multiple à répartition en codes CDMA, en comparaison avec le GSM/GPRS. Cette technique d accès multiple a été héritée du système américain IS-95 développé par la société Qualcomm au milieu des années L UM comporte deux types de réseaux d accès (UTRAN TDD et FDD) dont l interface radio met en œuvre un accès multiple, dit large bande (W-CDMA), car il permet de transmettre 3,84 millions de chips par seconde dans 5 MHz de bande passante. Les interfaces terrestres du réseau d accès sont supportées par de l ATM pour les deux types de réseaux d accès. La qualité de service offerte est de type conversationnel et streaming vers le domaine circuit du réseau cœur et interactif et «en tâche de fond» (ou background) vers le domaine paquet du réseau cœur. Le débit radio est limité à 384 kbit/s dans le sens descendant et à 128 kbit/s dans le sens montant, ce qui limite la transmission des données en mode paquet [13]. À noter que les domaines circuit et paquet du réseau cœur se basent, en Release 99, sur le réseau de transport du GSM et GPRS. La première version de l UM est décrite dans le dossier [TE 7 368] mais aussi dans un document du 3GPP qui offre la liste exhaustive de ses fonctionnalités [5]. Deuxième version, Release 4 : la seconde version de la norme UM, ou Release 4, introduit une seconde interface radio TDD, appelée TD-SCDMA, qui se distingue de la première interface radio TDD, appelée TD-CDMA, par un débit chip inférieur (1,28 million de chips par seconde au lieu de 3,84 millions de chips par seconde). Le TD-SCDMA a été promu par une poignée d industriels chinois et porte couramment le nom de «TDD chinois». La Release 4 apporte également une évolution majeure dans le réseau cœur circuit avec l introduction d un réseau cœur de nouvelle génération (NGN). En effet, le commutateur circuit MSC, qui gérait jusque là la transmission et la signalisation, se voit éclaté en un serveur MSC, pour assurer le contrôle d appel et en une «passerelle de média» (ou media gateway), pour assurer la transmission [6]. Troisième version, Release 5 : la troisième version de la norme UM, ou Release 5, introduit le support IP dans l UTRAN de manière optionnelle (en plus de l ATM) ainsi que le support de la signalisation SIP par le réseau cœur avec la nouvelle architecture IMS pour les services non temps réel basés sur IP. Du côté de l interface radio, les débits dans le sens descendant ont été améliorés avec le HSDPA qui offre, en théorie, 14,4 Mbits/s à partager entre les téléphones mobiles présents dans une cellule [7]. Quatrième version, Release 6 : la Release 6 apporte un support optimisé des services temps réel basés sur IP. En outre, la diffusion de contenu multimédia en mode broadcast ou multicast devient possible avec le MBMS qui permet d ouvrir, par exemple, un service de télévision mobile [14]. Par ailleurs, le HSUPA apporte un débit maximum théorique de 5,76 Mbit/s dans le sens montant et la capacité du HSDPA est accrue grâce à la fonctionnalité de «DPCH fractionnel» [8]. Cinquième version, Release 7 : la Release 7 de l UM introduit, entre autres, une troisième variante de l interface radio TDD, avec un plus haut débit chip à 7,68 millions de chips par seconde, poussée par quelques industriels seulement. De plus, elle adapte le HSUPA au TDD. Une nouvelle fonctionnalité, appelée «connectivité permanente pour les utilisateurs des services paquets» (ou CPC), a été également introduite en particulier afin d accroître la capacité du HSUPA [9]. est strictement interdite. Editions T.I. TE

4 RÉSEAUX CELLULAIRES Iub lu-cs MSC 3G GMSC 2G / 3G UTRAN Domaine circuit AMR AMR G.711 G.711 RLC TM MAC-d RLC TM MAC-d lu-up (mode support) lu-up (mode support) Service support G.711 Service support G.711 Couche physique (PHY) PHY DCH-FP AAL2 / ATM DCH-FP AAL2 / ATM AAL2 / ATM AAL2 / ATM TDM TDM Figure 1 Protocoles du plan usager utilisés pour un service circuit de type appel voix en Release Rappels sur les canaux radio et protocoles des Release 99 et Canaux radio La première version de l UM, la Release 99, introduit plusieurs types de canaux radio qui se décomposent en canaux physiques, établis entre le téléphone mobile et la station de base (), et en canaux de transport, établis entre le téléphone mobile et le contrôleur de stations de base (). Les canaux radio sont décrits dans [TE 7 368] dans le cadre du mode FDD. Parmi les principaux canaux radio offerts par les Release 99 et 4 en mode FDD, seuls les canaux de transport dédiés (DCH) sont utilisés pour supporter les communications voix et le transfert de données à un débit allant jusqu à 384 kbit/s dans le sens descendant et 128 kbit/s dans le sens montant. Pour de faibles débits de l ordre de 32 kbit/s, un canal de transport commun (FACH) peut être utilisé dans le sens descendant Protocoles du plan usager pour les services circuit En Release 99, différents protocoles sont utilisés dans le plan usager afin d établir un service circuit tel que, par exemple, un appel voix. Ce dernier peut faire usage d un codec AMR dans le terminal mobile UM. Les couches protocolaires ne sont pas les mêmes sur l interface radio, sur les interfaces Iub, Iu-CS et Iur du réseau d accès et sur le domaine circuit du réseau cœur (figure 1). Couche physique (interface radio) : le rôle de la couche physique (PHY) est de transmettre les données sur l interface radio en utilisant un accès multiple W-CDMA (en mode FDD) ou TD-CDMA et TD- SCDMA (en mode TDD). En mode FDD, plusieurs mécanismes sont utilisés, tels que le codage de canal par code convolutif, ou turbocodage, l adaptation de débit par facteur d étalement (SF) et la modulation QPSK pour les canaux dédiés [TE 7 368]. Couche de contrôle d accès au médium (interface radio) : la couche de contrôle d accès au médium (MAC) multiplexe les canaux logiques sur les canaux de transport. La couche MAC comporte plusieurs entités en fonction des canaux de transport établis (spécification 3GPP ) : la couche MAC-d prend en compte les canaux de transport dédiés (DCH) ; la couche MAC-c/sh contrôle les canaux communs et partagés (RACH, FACH, PCH) ; la couche MAC-b s occupe du canal de diffusion (BCH). Couche de contrôle du lien radio (interface radio) : la couche de contrôle du lien radio (RLC) assure la transmission sans erreur des flux des données associés aux canaux logiques. La couche RLC comporte plusieurs modes de transmission (spécification 3GPP ) : le mode acquitté (AM), qui fait appel à un mécanisme de retransmission ARQ, le mode non-acquitté (UM) et le mode transparent (TM). Couche liaison de données (interfaces Iub, Iu-CS et Iu-PS) : la couche de liaison de données qui supporte les protocoles de trames est basée sur AAL2/ATM sur les interfaces Iub et Iu-CS (et sur AAL5/ ATM sur l interface Iu-PS). Couche protocole de trame DCH (interface Iub) : la couche protocole de trame (FP : frame protocol) véhicule les trames associées aux canaux de transport. Plusieurs protocoles de trames ont été définis. Par exemple, le protocole DCH FP prend en compte les canaux de transport dédiés (DCH). Couche plan usager Iu (interface Iu-CS et Iu-PS) : la couche «plan usager Iu» (Iu-UP) transporte les trames associées au service établi entre le réseau d accès et le domaine circuit (ou paquet) du réseau cœur. Le protocole Iu-UP possède deux modes de fonctionnement (spécification 3GPP ) : le mode support, qui lui permet d adapter la taille des trames au débit requis par le service, et le mode transparent. Couche liaison de données (domaine circuit) : la couche de liaison de données, qui supporte les trames du service support, est composée de circuits TDM. Couche service support (domaine circuit) : la couche service support (bearer service) véhicule les trames associées au service établi entre le réseau d accès et le domaine circuit du réseau cœur. Le service support dépend des trames transportées : par exemple dans le cadre d un appel voix, il s agit du service support G.711. TE est strictement interdite. Editions T.I.

5 RÉSEAUX CELLULAIRES Iub lu-ps Gn GGSN Gi SGSN 3G 2G / 3G UTRAN Domaine paquet IP IP IP PDCP RLC AM / UM PDCP RLC AM / UM lu-up (mode transparent) GTP - U lu-up (mode transparent) GTP - U GTP-U GTP-U MAC-d MAC-d Couche physique (PHY) PHY DCH-FP AAL2 / ATM DCH-FP AAL2 / ATM UDP / IPv4 AAL5 / ATM UDP / IPv4 AAL5 / ATM UDP / IPv4 Ex. Ethernet UDP / IPv4 Ex. Ethernet Figure 2 Protocoles du plan usager utilisés pour un service paquet de type transfert de données en Release 99 et Protocoles du plan usager pour les services paquet En Release 99, différents protocoles sont utilisés dans le plan usager afin d établir un service paquet pour, par exemple, transférer des données. Les couches protocolaires ne sont pas les mêmes sur l interface radio, sur les interfaces Iub, Iu-PS et Iur du réseau d accès et sur le domaine paquet du réseau cœur (figure 2). Toutefois, un certain nombre de couches protocolaires sont communes aux domaines circuit et paquet. Seules les nouvelles couches sont présentées dans cette section. Couche de convergence de données paquet (interface radio) : la couche de convergence de données paquet (PDCP) a pour rôle d adapter les paquets issus des couches supérieures (par exemple les paquets IP) à la couche RLC en assurant, en particulier, la compression d en-têtes (spécification 3GPP ). La couche PDCP offre également la relocalisation sans couture de la «RNS servante», c est-à-dire qu elle permet à un «de dérivation» (drift ) de devenir à son tour un «servant» (serving ) (voir la figure 21 de [TE 7 368]). En Release 99, la compression de l en-tête IP est assurée par le protocole CTCP spécifié par l Internet Engineering Task Force (IETF). À partir de la Release 4, la compression d en-tête peut en plus être assurée par le protocole ROHC spécifié par l IETF et qui permet de compresser les en-têtes IP, UDP/IP mais également RTP/UDP/IP, ce qui le prédestine au support optimisé de la voix sur IP (VoIP) [TE 7 560]. Couches réseau et transport (interface Iu-PS) : les couches réseau et transport comportent deux protocoles définis par l IETF, respectivement le protocole IPv4 et le protocole UDP. Couche de «tunnelisation» GPRS (interface Iu-PS et domaine paquet) : la couche de «tunnelisation» GPRS est basée sur le protocole GTP qui se subdivise en un plan usager (GTP-U), qui transporte les données associées au tunnel établi par le protocole Iu-UP sur l interface Iu-PS ou par le plan de contrôle GTP-C sur l interface Gn (entre le SGSN et le GGSN), et un plan de contrôle (GTP-C), qui établit un tunnel entre le SGSN et le GGSN. Couche liaison de données (domaine paquet) : la couche liaison de données qui supporte les paquets IP sur le domaine paquet du réseau cœur peut être, par exemple, de type Ethernet Protocoles du plan de signalisation pour les services circuit En Release 99, différents protocoles sont utilisés dans le plan de signalisation afin d établir un service circuit. Les protocoles de signalisation utilisés entre le terminal mobile et les entités du réseau cœur (domaine circuit ou domaine paquet) sont décrits par les spécifications 3GPP et 3GPP Couche de contrôle de la ressource radio (interface radio) : sur l interface radio, la couche de contrôle de la ressource radio (RRC) permet au terminal mobile et au «servant» (serving ) d échanger de la signalisation liée à la connexion radio, à la mobilité et à l adaptation de lien aux conditions radio (spécification 3GPP ). Ce protocole est utilisé aussi bien pour établir des services circuit et paquet. RAN Application Part (interface Iu) : le protocole RANAP permet au d échanger de la signalisation avec le MSC 3G (pour le domaine circuit en Release 99) ou bien le serveur MSC 3G et la «passerelle de média» (pour le domaine circuit à partir de la Release 4) mais également avec le SGSN (pour le domaine paquet) (spécification 3GPP ). RNS Application Part (interface Iur) : le protocole RNSAP permet à deux d échanger de la signalisation lorsqu un terminal mobile est sous le contrôle d un «servant» (ou serving ) mais se trouve sous la couverture radio d un «de dérivation» (ou drift ). Dans ce cas, les deux échangent de la signalisation RNSAP en attendant que le «de dérivation» devienne à son tour un «servant» (spécification 3GPP ). est strictement interdite. Editions T.I. TE

6 RÉSEAUX CELLULAIRES Application Part (interface Iub) : le protocole NBAP permet à un «contrôlant» (ou controlling ) d échanger de la signalisation avec un afin, par exemple, d en configurer la couche radio (spécification 3GPP ). Ce protocole est utilisé aussi bien pour établir des services circuit et paquet. Contrôle d appel (interaction entre le terminal mobile et le domaine circuit) : le protocole de contrôle d appel (CC) permet à un terminal mobile d échanger des messages de signalisation avec le domaine circuit afin, par exemple, d établir un appel voix. Ces messages sont ensuite traduits par le commutateur circuit 3G en messages ISUP (Release 99) ou BICC (Release 4). Gestion de la mobilité (interaction entre le terminal mobile et le domaine circuit) : le protocole de gestion de la mobilité (MM) est responsable des procédures de mise à jour de la zone de localisation (LAU), d authentification au domaine circuit, du service de gestion d appel (CM), de fourniture d identités au terminal mobile, etc Protocoles du plan de signalisation pour les services paquet En Release 99, différents protocoles sont utilisés dans le plan de signalisation afin d établir un service paquet. Gestion de session paquet (interaction entre le terminal mobile et le domaine paquet) : le protocole de gestion de la session paquet (SM) permet au terminal mobile de demander au SGSN d activer, de modifier et de désactiver les tunnels établis entre le SGSN le GGSN et qui sont appelés contextes PDP. Gestion de la mobilité paquet (interaction entre le terminal mobile et le domaine paquet) : le protocole de gestion de la mobilité paquet (GMM) offre les procédures d attachement et détachement au domaine paquet du réseau cœur, de mise à jour de la zone de routage (RAU), d authentification au domaine paquet, de fourniture d identités au terminal mobile, etc. 2.3 De l ATM à l IP dans le réseau d accès UM En Release 99, le transport des données usager est assuré par les protocoles AAL2/ATM (couche liaison de données) sur l interface Iub et l Iu-CS et par les protocoles AAL5/ATM sur l interface Iu-PS (figures 1 et 2). Dans tous les cas, le transport de données usager dans l UTRAN est assuré par des cellules ATM. En Release 5, le transport des données usager dans l UTRAN est possible (de manière optionnelle) grâce au protocole IP (couche réseau), si bien qu il devient possible d utiliser, par exemple, le protocole Ethernet au niveau de la couche liaison de données. Les différentes options de transport IP dans l UTRAN retenues par le 3GPP sont décrites dans le document TR Les principaux résultats sont : le support obligatoire de IPv6 et optionnel de IPv4 (lorsque le transport IP est implémenté dans l UTRAN) ; la qualité de service est assurée, sur les interfaces Iub, Iur et Iu, au niveau du protocole IP grâce à DiffServ ; sur les interfaces Iub et Iur, les protocoles de trame (par exemple DCH FP) sont transportés par UDP/IP ; sur l interface Iu-PS, les trames de données usager de la couche support Iu sont transportées par GTP-U/UDP/IP, etc. 3. Nouveaux services multimédias 3.1 Services en mode circuit Dans sa première version, l UM offre un service téléphonique de base à travers le domaine circuit du réseau cœur. Pour cela, le codeur AMR est utilisé afin d adapter le débit aux conditions radio. Lorsque celles-ci sont bonnes, il fonctionne au débit de 12,2 kbit/s et lorsque celles-ci se dégradent, il réduit son débit jusqu à 4,75 kbit/s (spécification 3GPP ). De même, la Release 99 offre un service de vidéo-téléphonie, totalement nouveau comparé au GSM. Grâce à ce service, le terminal mobile UM s est d emblée imposé comme le premier téléphone pour les sourds et muets qui, jusque-là communiquaient à l aide de messages courts sur leurs terminaux mobiles GSM. Bien entendu, le service de vidéo-téléphonie s adresse à tous les abonnés. Ce service utilise le domaine circuit du réseau cœur et repose sur le codeur H.324m qui possède deux débits de fonctionnement à 32 ou 64 kbit/ s (spécifications 3GPP et ). La Release 5 introduit le nouveau codeur AMR large bande (AMR- WB) pour le service de téléphonie de base. Ce codeur fonctionne sur le même principe que l AMR, son aîné à bande étroite, et offre des débits s étalant de 6,60 à 23,85 kbit/s. Contrairement à l AMR dont l implémentation est obligatoire, le codeur AMR large bande est optionnel (spécification 3GPP ). Enfin, la Release 6 introduit une extension du codeur AMR-WB appelée AMR large bande étendu (AMR-WB+). Contrairement à ses prédécesseurs, le codeur AMR-WB+ est susceptible d offrir la stéréophonie. De plus, il supporte tous les débits du codeur AMR-WB ainsi que de nouveaux débits à 13,6, 18 et 24 kbit/s. Tout comme l AMR large bande, le support du codeur AMR-WB+ dans les équipements UM est optionnel (spécification 3GPP ). 3.2 Services en mode paquet Un terminal mobile UM, tel que disponible sur le marché, est doté d un système d exploitation, d un écran polychrome à haute résolution, d une caméra, d un appareil photo, d une carte mémoire amovible, etc. Il est capable de se connecter à Internet à l aide du même navigateur que celui de tout ordinateur personnel et dispose d un débit de transmission qui atteint 384 kbit/s (en Release 99) et dépasse le mégabit par seconde grâce au HSDPA (en Release 5). De plus, il est capable envoyer des messages multimédia MMS et des courriers électroniques ( s) ou bien accéder à une chaîne de télévision (parmi un panel de plusieurs chaînes publiques ou propres à l opérateur) grâce à des liens radio unicast mis en œuvre par la technique de streaming vidéo. D autres améliorations sont également en cours d intégration dans les terminaux mobiles UM afin d offrir de nouveaux services, par exemple : le contrôle par l opérateur de la signalisation d établissement de session SIP via l introduction du domaine IMS en Release 5, qui permet de fournir, entre autres, des applications de messagerie instantanée et de voix sur IP ; le haut débit mobile dans les deux sens de transmission offert en Release 6 par le HSUPA (jusqu à 5,76 Mbit/s dans le sens montant) en plus du HSDPA ; la diffusion de services multimédias en mode broadcast ou multicast grâce au MBMS introduit en Release 6 et qui offre notamment la télévision sur les mobiles avec des liens broadcast ou multicast en plus des liens unicast [14] ; TE est strictement interdite. Editions T.I.

7 RÉSEAUX CELLULAIRES l amélioration de la capacité HSDPA et HSUPA avec le «DPCH fractionnel» en Release 6 et la «connectivité permanente pour les utilisateurs des services paquets» (CPC) en Release Services basés sur la localisation Alors que la première version de l UM introduisait trois méthodes de localisation du terminal mobile au niveau cellulaire, par triangulation terrestre (OTDOA-IPDL) et par triangulation satellitaire (GPS), seule la Release 7 apporte de nouvelles techniques avec la triangulation terrestre de type hyperbolique (U-TDOA) et la généralisation des systèmes de triangulation satellitaires GPS et Galileo (GNSS) (spécification 3GPP ). 4. Nouvelles interfaces radio pour le HSDPA et le HSUPA 4.1 Évolution de l interface radio L interface radio de l UM a considérablement évolué depuis la première version de l UM : le TD-SCDMA est apparu en Release 4, suivi du HSDPA en Release 5 (valable à la fois pour le FDD et le TDD) et du HSUPA en Release 6 (pour le mode FDD). À chaque étape, de nouvelles techniques de communications numériques sans fil ont été intégrées. Citons par exemple les modulations d ordre supérieur (16-QAM), les retransmissions rapides (HARQ), l ordonnancement de paquets dans le ou bien encore l introduction d intervalles de temps réduits entre deux transmissions de blocs de données sur l interface radio. 4.2 Interface radio de HSDPA Face à la demande croissante en débit dans le sens descendant lié à des applications de transfert de données de type navigation Internet ou vidéo à la demande, le 3GPP a réagit en introduisant, dans la Release 5, une nouvelle fonctionnalité appelée HSDPA (spécifications 3GPP et ). Bien que le HSDPA s applique aux modes FDD et TDD, cette section ne traite que le cas FDD Concepts Le HSDPA repose sur plusieurs concepts : un lien radio haut débit, partagé entre tous les utilisateurs dans le sens descendant ; une retransmission rapide (HARQ) ; un mécanisme de codage de canal et de modulation adaptatifs (AMC) avec l introduction de la modulation 16-QAM ; une indication de la qualité du lien radio (CQI) fournie par le terminal mobile au ; un ordonnancement rapide (fast scheduling) des paquets à destination des terminaux mobiles qui est assuré au niveau de l ordonnanceur de paquets que contient le (packet scheduler) ; un intervalle de temps (ou TTI) plus court et fixé à 2 ms pour réduire les délais de transmission ; une transmission multicode en fonction de la «capacité multicode» du terminal mobile (voir tableau 3) ; une nouvelle couche MAC-hs dans le Canaux radio Le HSDPA introduit de nouveaux canaux radio : canaux de transport et canaux physiques (figure 3). High-Speed Downlink Shared Channel : avec le HSDPA, différents terminaux mobiles partagent un nouveau canal de transport descendant à haut débit appelé HS-DSCH selon les règles établies par l ordonnanceur de paquets. High-Speed Physical Downlink Shared Channel : le canal physique partagé à haut débit (HS-PDSCH) supporte le canal de transport HS-DSCH. Le canal HS-PDSCH est partagé entre les différents terminaux mobiles en temps (sur la base d un intervalle de temps de 2 ms appelé TTI) et en code (en fonction de la «capacité multicode» du terminal mobile). Un canal physique HS-PDSCH correspond à un code de canalisation (SF 16) parmi les codes de canalisation réservés à la transmission du HS-DSCH. La transmission multicode est autorisée, ce qui signifie qu un terminal mobile peut se voir allouer plusieurs codes de canalisation dans le même TTI. La sous-trame HS-PDSCH correspond à un TTI et rassemble trois intervalles de temps W-CDMA (ou ) (figure 4) (spécification 3GPP ). Shared Control Channel for HS-DSCH : le canal physique descendant HS-SCCH transporte la signalisation de couche physique associée au HS-PDSCH. Les canaux HS-SCCH sont partagés entre les terminaux mobiles. Le canal HS-SCCH supporte les informations de signalisation suivantes : les informations de format de transport et de ressources allouées (TFRI) concernent le jeu de codes de canalisation alloués (et précise sur quels HS-PDSCH est transmis le HS-DSCH dans le TTI associé), la modulation utilisée (QPSK ou 16-QAM) et la taille du bloc de données ; les informations liées aux retransmissions rapides HARQ comportent un identifiant de processus HARQ, la version de redondance et de constellation utilisée, ainsi qu un identifiant NDI (qui est égal à 0 pour le premier bloc de données transmis par le processus HARQ et à 1 pour chaque bloc transmis comportant de nouvelles données) ; l identifiant du terminal mobile permet à un terminal mobile de savoir si les informations transportées par le canal HS-SCCH lui sont destinées. Le canal HS-SCCH possède un débit fixe de 60 kbit/s correspondant à un facteur d étalement SF 128. La structure de la sous-trame du canal HS-SCCH est similaire à celle du canal HS-PDSCH (figure 4) à la différence près que les données transportées sont fixées à 40 bits (spécification 3GPP ). Dedicated Physical Control Channel for HS-DSCH : dans le sens montant, chaque terminal mobile connecté au domaine paquet via le HSDPA, se voit allouer un canal physique dédié (HS-DPCCH) pour transporter de la signalisation telle que l acquittement (positif ACK lorsqu un bloc de données est reçu sans erreur par le terminal mobile et négatif NACK dans le cas contraire) et l indication de qualité de canal (CQI) qui est associée à la combinaison de format de transport et de débits (TFRC) recommandée par le terminal mobile. Les valeurs possibles de CQI dépendent de la catégorie de terminal mobile HSDPA et sont fournies par la spécification (spécification 3GPP ). Chaque sous-trame de 2 ms associée au canal HS-DPCCH comporte trois intervalles de temps W-CDMA (ou ) qui sont utilisés comme suit : le premier transporte l acquittement et les deux suivants supportent le CQI. Le canal HS-DPCCH n existe que conjointement à un canal montant DPCCH (voir figure 24 de [TE 7 368]) et utilise un facteur d étalement SF 256, ce qui correspond à un débit de 15 kbit/s associé à une taille de données de 10 bits par intervalle de temps W-CDMA (spécification 3GPP ). est strictement interdite. Editions T.I. TE

8 RÉSEAUX CELLULAIRES Canaux physiques Canaux de transport UTRAN C - PICH BCH P - CCPCH FACH, PCH S - CCPCH DCH descendant DPDCH, DPCCH DPCH fractionnel (Release 6) HS-DSCH (Release 5) HS-PDSCH, HS-SCCH (Release 5) E-HICH, E-AGCH, E-RGCH (R. 6) RACH HSDPA PRACH DCH montant HSUPA DPDCH, DPCCH HS-DPCCH (Release 5) E-DCH (Release 6) E-DPDCH, E-DPCCH (Release 6) Figure 3 Canaux physiques et de transports usuels en Release 5 et 6 (figurés en gris pour les Release 99 et 4) Couches protocolaires Le HSDPA apporte une nouvelle manière d utiliser l interface radio et déplace une partie des fonctions de la couche MAC du vers le, avec l introduction de la couche MAC-hs. Le HSDPA n affecte pas les couches situées au-dessus de la couche MAC-hs, c est-à-dire les couches MAC-d, RLC et PDCP (figure 5). Couche physique : plusieurs mécanismes sont ajoutés à la couche physique (PHY) pour le HSDPA : la gestion des canaux physiques partagés à haut débit (HS- PDSCH, HS-SCCH et HS-DPCCH) ; la modulation (16-QAM, en plus de la modulation QPSK) et le codage adaptatif (AMC) ; l ajout d un code CRC de 24 bits pour la détection d erreurs. Couche de contrôle d accès au médium : la couche de contrôle d accès au médium (MAC) se scinde en deux entités dans le cadre du HSDPA : la couche MAC-d reste dans le et n est pas modifiée alors que la couche MAC-hs est ajoutée dans le. Les couches MAC-hs situées dans le terminal mobile et le ne sont pas dotées des mêmes fonctions : la couche MAC-hs du assure la gestion des données transmises sur le canal de transport HS-DSCH, le contrôle d accès TE est strictement interdite. Editions T.I.

9 RÉSEAUX CELLULAIRES Données Intervalle de temps W-CDMA = 1 = 666 µs chips Sous-trame = 1 TTI = 3 = 2 ms chips Trame radio W-CDMA = 5 TTI = 15 = 10 ms chips Figure 4 Structure de la sous-trame HS-PDSCH Iub lu-ps Gn GGSN Gi SGSN 3G 2G / 3G UTRAN Domaine paquet IP IP IP PDCP RLC AM / UM MAC-d MAC-hs / MAC-e /es MAC-hs / MAC-e /es Couche physique (PHY) PHY DCH FP HS-DSCH FP E-DCH FP AAL2 / ATM ou Ethernet PDCP RLC AM / UM MAC-d MAC-es DCH FP HS-DSCH FP E-DCH FP AAL2 / ATM ou Ethernet lu-up (mode transparent) GTP - U UDP / IPv4 ou v6 AAL5 / ATM ou Ethernet lu-up (mode transparent) GTP - U UDP / IPv4 ou v6 AAL5 / ATM ou Ethernet GTP-U UDP / IPv4 ou v6 Ex. Ethernet GTP-U UDP / IPv4 ou v6 Ex. Ethernet Figure 5 Protocoles du plan usager utilisés pour un service paquet de type transfert de données en Release 5 et 6 au canal physique HS-PDSCH (via l ordonnanceur de paquets), la retransmission rapide (HARQ), la sélection de TFRI, etc. ; la couche MAC-hs du terminal mobile offre en particulier le routage des PDU de type MAC-hs reçues vers la bonne file d attente (en fonction du numéro de file d attente Queue Id), la remise en ordre (re-ordering) des PDU de type MAC-hs reçues (en fonction de leur numéro de séquence N), la combinaison ou non des PDU de type MAC-hs reçues (en fonction de l identifiant NDI) ainsi que l envoi d acquittements pour la retransmission rapide (HARQ). Couche protocole de trame HSDPA : sur l interface Iub du réseau d accès, les trames radio HSDPA sont transportées par le nouveau protocole de trame HSDPA (HS-DSCH FP) dont le rôle est de véhiculer les trames associées aux canaux de transport HS-DSCH Ordonnancement rapide Les paquets à destination de tous les terminaux mobiles compatibles HSDPA sont mis en mémoire tampon par l ordonnanceur de paquets situé dans la couche MAC-hs du. Ces paquets sont des PDU de type MAC-d. L ordonnanceur de paquets en encapsule une ou plusieurs dans des PDU de type MAC-hs et détermine, pour ces dernières, un numéro de file d attente (Queue id) ainsi qu un numéro de séquence de transmission (N). À chaque TTI, au plus un PDU de type MAC-hs est transmis par le pour chaque terminal mobile. Un PDU de type MAC-hs forme un bloc de données dont la taille est fixée par la valeur du TFRI signalée sur le canal HS-SCCH. L association entre la valeur du TFRI et la taille du bloc de transport se trouve dans la spécification 3GPP est strictement interdite. Editions T.I. TE

10 RÉSEAUX CELLULAIRES UE4 UE2 UE3 Utilisation des codes associés au canal physique HS-PDSCHH (*) UE1 16 codes 2 2 Capacité multicode : UE1 : 15 codes UE2 : 10 codes UE3, UE4 : 5 codes Intervalle de temps minimal entre 2 réceptions : UE1 à UE4 : 1 TTI Ordonnance de paquets HSDPA 2 ms (TTI) 2 * Supposons que tout l'arbre des codes OVSF soit alloué au HSDPA dans le sens descendant Temps Figure 6 Partage du canal radio HSDPA entre quatre terminaux mobiles Un canal HS-DSCH est matérialisé par un ou plusieurs codes de canalisation possédant le facteur d étalement fixe SF 16. Dans un même TTI, un terminal mobile peut se voir allouer plusieurs codes de canalisation, en fonction de sa «capacité multicode». De plus, il est possible de multiplexer par les codes plusieurs terminaux mobiles au sein d un même TTI (spécification 3GPP ). À chaque intervalle de temps, un ou plusieurs codes associés au canal HS-DSCH sont alloués à un terminal mobile le temps de lui transférer les paquets qui lui sont destinés. De plus, au moment de servir un terminal mobile, les conditions radio rencontrées par celuici sont prises en compte par l ordonnanceur de paquets qui applique alors la modulation et le codage de canal (AMC) adéquats (figure 6). Il existe plusieurs politiques d ordonnancement pour allouer la ressource radio partagée à un terminal mobile donné. Celles-ci ne sont pas spécifiées par le 3GPP afin de permettre aux constructeurs d implémenter leurs propres algorithmes. Néanmoins, la littérature décrit majoritairement les trois politiques suivantes : à tour de rôle (RR : round robin) : l ordonnanceur RR sert tous les terminaux mobiles chacun à leur tour. Tous les utilisateurs accèdent, de façon exclusive, aux canaux HS-PDSCH pour une même durée quelle que soit la demande de chaque terminal mobile en terme de débit ; maximisation du rapport signal sur interférence (C/I) (maximum C/I) : l ordonnanceur maximum C/I alloue, à chaque TTI, les canaux HS-PDSCH au terminal mobile rencontrant les meilleures conditions radio (le C/I maximum) ; équitable proportionnel (PF : proportional fair) : l ordonnanceur offre un compromis entre équité et maximisation de l utilisation des ressources radio en termes de débit Adaptation de lien Dans la pratique, un terminal mobile HSDPA, connecté au domaine paquet du réseau cœur pour échanger des données, écoute les canaux HS-SCCH pour savoir si l un d eux diffuse des informations le concernant. Lorsqu il reçoit le bloc de données sur le canal HS-PDSCH, il mesure alors la qualité du lien radio en évaluant le canal physique CPICH, puis rapporte un indicateur de qualité (CQI) ainsi qu un acquittement (ACK/NACK) au sur le canal physique HS- DPCCH. Le détermine ainsi la modulation et le codage de canal adéquats avant d allouer de nouvelles ressources au terminal mobile. Pour chaque intervalle de temps HSDPA et chaque utilisateur, le sélectionne une modulation et un codage de canal adapté, en fonction de la qualité du canal radio indiquée par le terminal mobile via le CQI : c est la modulation et le codage adaptatifs (AMC). Deux types de modulations sont utilisés : la modulation 16-QAM (dans de bonnes conditions radio) et la modulation QPSK (dans de mauvaises conditions radio). L application d un faible taux de codage rend le codage plus robuste aux erreurs de transmission. Un exemple est fourni à titre indicatif (tableau 2). (0) Modulation Taux de codage Tableau 2 Exemples de modulation et taux de codage pour HSDPA Nombre de bits par code Débit par code (kbit/s) Débit pour 5 codes (Mbit/s) Débit pour 10 codes (Mbit/s) Débit pour 15 codes (Mbit/s) QPSK 1/ ,6 1,2 1,8 QPSK 1/ ,8 1,6 2,4 QPSK 1/ ,2 2,4 3,6 16-QAM 1/ ,6 3,6 4,8 16-QAM 1/ ,4 4,8 7,2 16-QAM 3/ ,6 7,2 10,8 16-QAM ,8 9,6 14,4 TE est strictement interdite. Editions T.I.

11 RÉSEAUX CELLULAIRES Tableau 3 Catégories de terminaux mobiles HDSPA (d après [10]) (0) Catégorie Nombre de codes HS- DSCH reçus en parallèle Intervalle de temps minimum entre deux réceptions ( 2 ms) Nombre maximum de bits associés à un block de transport HS-DSCH reçus par intervalle de temps (2 ms) Modulation Débit maximum (Mbit/s) 1 1 à 5 3 TTI QPSK et 16-QAM 1,2 2 1 à 5 3 TTI QPSK et 16-QAM 1,2 3 1 à 5 2 TTI QPSK et 16-QAM 1,8 4 1 à 5 2 TTI QPSK et 16-QAM 1,8 5 1 à 5 2 TTI QPSK et 16-QAM 3,6 6 1 à 5 1 TTI QPSK et 16-QAM 3,6 7 1 à 10 1 TTI QPSK et 16-QAM 7,2 8 1 à 10 1 TTI QPSK et 16-QAM 7,2 9 1 à 15 1 TTI QPSK et 16-QAM 10, à 15 1 TTI QPSK et 16-QAM 14, à 5 2 TTI QPSK 0, à 5 1 TTI QPSK 1, Retransmission rapide L introduction de la retransmission rapide (HARQ : Hybrid ARQ) au niveau de la couche MAC-hs du a permis de diminuer le nombre de retransmissions au niveau de la couche RLC du, réduisant ainsi le délai de retransmission. Le établit une entité HARQ par terminal mobile. Cependant, une entité HARQ peut gérer plusieurs processus HARQ ou instances de mécanismes SAW (Stop- And-Wait) sur N canaux pour un terminal mobile donné. Le nombre N de processus HARQ varie de 1 à 8 par terminal mobile et un seul processus HARQ est utilisé par terminal mobile durant un TTI. Lorsque l ordonnanceur de paquets a alloué des ressources HSDPA à un terminal mobile, le bloc de données lui étant destiné est transmis sur le canal HS-PDSCH. À chaque bloc de données reçu, le terminal mobile vérifie le CRC du bloc et transmet un acquittement positif (ACK pour un CRC correct) ou négatif (NACK, pour un CRC incorrect) au. Si plusieurs retransmissions rapides échouent, le protocole RLC prend le relais afin de retransmettre le paquet perdu entre le et le terminal mobile. Enfin, si les retransmissions RLC sont sans succès, le protocole TCP peut également prendre le relais dans le cas où il serait utilisé par les couches applicatives. Le mécanisme de retransmission rapide HARQ permet de détecter les erreurs de transmission générées au niveau de la couche physique. De manière générale, le récepteur informe l émetteur qu un bloc (de données) comporte des erreurs de transmission et demande à l émetteur de le retransmettre. Un bloc erroné est conservé par le récepteur puis est réutilisé en combinaison avec le bloc retransmis. Le HSDPA fait appel à deux méthodes de combinaison d un bloc erroné et d un bloc retransmis : redondance incrémentale : les retransmissions successives d un même bloc erroné contiennent une redondance d information qui est accrue à chaque retransmission ; combinaison pondérée (Chase combining) : les retransmissions successives d un même bloc erroné sont identiques au bloc erroné transmis ; mais lorsqu elles sont recombinées avec le bloc erroné, elles sont pondérées par leur rapport signal sur bruit Terminaux mobiles HSDPA Plusieurs catégories de terminaux mobiles ont été définies pour le HSDPA en fonction de leur capacité multicode, du débit maximum supporté, l intervalle de temps minimum entre deux réceptions, de la modulation supportée, de la capacité mémoire du terminal mobile etc. (tableau 3) (spécification 3GPP ) Évolutions du HSDPA Le canal descendant associé DPCCH transporte de la signalisation de couche physique telle que les informations TFCI, les commandes de contrôle de puissance rapide (TPC) et les «bits pilote» pour le canal DPDCH (voir figure 24 de [TE 7 368]). Cependant, ce canal possède l inconvénient de limiter le nombre de codes de canalisation disponibles dans le sens descendant, créant une contrainte inattendue lors de la définition du HSDPA. Pour surmonter cet inconvénient de limitation en codes, la Release 6 de l UM introduit une nouvelle fonctionnalité : le «DPCH fractionnel» (F-DPCH). Fractional Dedicated Physical Channel : le canal F-DPCH multiplexe plusieurs canaux descendants associés (DPCCH) sur le même canal physique n utilisant ainsi qu un seul code de canalisation sur la voie descendante. Ce canal ne transporte que les commandes TPC à destination de plusieurs terminaux mobiles. Le canal F-DPCH ne peut multiplexer que dix commandes TPC simultanément, ce qui le limite à dix terminaux mobiles. De plus, le canal F-DPCH ne peut pas transporter les informations TFCI et les «bits pilote» habituellement utilisés, si bien que le terminal mobile n effectue plus son estimation de canal radio sur la base des «bits pilote» (comme en Release 99) mais sur la base des bits associés aux commandes TPC. Le canal F-DPCH utilise un facteur d étalement SF 256, ce qui correspond à un débit de 3 kbit/s et à une commande TPC codée sur 2 bits. 4.3 Interface radio de HSUPA Certains opérateurs ont ouvert en 2006 le service HSDPA, que la presse spécialisée surnomme «l ADSL mobile». Les terminaux mobiles HSDPA sont capables de supporter des débits de l ordre de 1 Mbit/s dans le sens descendant. Or la voie montante n offre qu au plus 128 kbit/s, ce qui limite les applications telles que le courrier électronique avec envoi de fichier attaché ou bien le dépôt de photos ou vidéos sur un serveur en ligne. est strictement interdite. Editions T.I. TE

12 RÉSEAUX CELLULAIRES E-DPDCH Données Intervalle de temps W-CDMA = 1 = 666 µs chips E-DPCCH Signalisation (10 bits) : E-TFCI, RSN, «Happy bit» i 15 Sous-trame = 3 = 2 ms Trame radio W-CDMA = 15 = 10 ms Figure 7 Structure de la trame E-DPDCH et E-DPCCH Le 3GPP a réagit en introduisant, dans la Release 6 de l UM, une nouvelle fonctionnalité afin de supporter des flux de données en mode paquet, à débit instantané élevé et dans le sens montant : le HSUPA (spécifications 3GPP et ). Bien que le HSUPA s applique aux modes FDD (en Release 6) et TDD (en Release 7), ce paragraphe ne traite que le cas FDD Concepts Le HSUPA reprend un certain nombre de concepts développés dans le cadre du HSDPA tels que la retransmission rapide (HARQ), l ordonnancement rapide des paquets et la transmission multicode, mais en introduit également de nouveaux : un lien radio haut débit, dédié à un utilisateur dans le sens montant ; un mécanisme de sélection améliorée de combinaison format de transport (sélection E-TFC) ; un établissement rapide du lien radio sur la voie montante ; une attribution de ressources absolue (absolute grant) et relative (relative grant) ; un intervalle de temps (ou TTI) de 10 ms ou, plus court, de 2 ms afin de réduire les délais de transmission ; un support possible de la macrodiversité (soft handover) ; deux nouvelles couches protocolaires : MAC-e et MAC-es (voir figure 5) Canaux radio Le HSUPA introduit de nouveaux canaux radio : canaux de transport et canaux physiques (voir figure 3). Enhanced Uplink Dedicated Channel : un terminal mobile HSUPA se voit allouer, pour une durée déterminée, un canal de transport (dédié) dans le sens montant E-DCH qui est utilisé pour transmettre des paquets en fonction des règles établies par l ordonnanceur de paquets. E-DCH Dedicated Physical Data Channel : le canal physique E- DPDCH a été défini afin de supporter le canal de transport E-DCH et transporte les PDU de types MAC-e en provenance des différents terminaux mobiles l utilisant. Chaque trame radio W-CDMA est divisée en 15 intervalles de temps W-CDMA (ou ) et une sous-trame est formée par 3, si bien qu il existe 5 sous-trames de 2 ms par trame W-CDMA. Le canal dédié E-DPDCH et son canal associé E-DPCCH sont transmis en parallèle dans un même (figure 7) (spécification 3GPP ). Le facteur d étalement du canal E-DPDCH varie de SF 2 à SF 256, ce qui correspond à des débits s étalant de 1920 à 15 kbit/s respectivement. E-DCH Dedicated Physical Control Channel : le canal physique E- DPCCH transporte la signalisation de couche physique associée au canal E-DPDCH. Pour cette raison, il est appelé «canal associé». Il est transmis avec un facteur d étalement fixé à SF 256, ce qui correspond à 10 bits par intervalle de temps W-CDMA et à un débit de 15 kbit/s (figure 7) (spécification 3GPP ). La signalisation associée est composée des informations E-TFCI, qui identifient la taille du bloc de transport sur le canal E-DPDCH, du numéro de séquence de retransmission RSN, qui est utilisé par le processus HARQ, et d un indicateur de satisfaction appelé le «happy bit», qui est utilisé pour l ordonnancement rapide. E-DCH HARQ Acknowledgement Indicator Channel : le canal physique descendant E-HICH est utilisé par le mécanisme HARQ situé dans le afin d envoyer aux terminaux mobiles des acquittements positifs (ACK) ou négatifs (NACK) des blocs reçus à chaque TTI. Le canal E-HICH est transmis à un débit fixe correspondant à un facteur d étalement SF 128. Chaque intervalle de temps W-CDMA supporte 40 bits de signalisation (un acquittement nécessite un seul bit) (figure 8) (spécification 3GPP ). E-DCH Absolute/Relative Grant Channel : afin de permettre au de transmettre aux terminaux mobiles des attributions de ressources SG (scheduling grants), deux canaux ont été définis sur la voie descendante : l E-AGCH et l E-RGCH. Une attribution de ressources peut être : absolue (AG, pour absolute grant) et correspond à une limitation de la quantité de ressource montante attribuée au terminal mobile. Elle est transmise par la «cellule serveuse» (les «cellules serveuses» HSDPA et HSUPA sont identiques) sur le canal E- AGCH ; relative (RG, pour relative grant) et constitue un faible ajustement de la quantité de ressource montante allouée au terminal mobile. Elle est transmise par la «cellule serveuse» ou une autre cellule sur le canal E-RGCH. Le canal E-RGCH est transmis à un débit fixe correspondant à un facteur d étalement SF 128 (figure 8). Chaque intervalle de temps W- CDMA (ou ) supporte 40 bits de signalisation (spécification 3GPP ). TE est strictement interdite. Editions T.I.