Dans cette partie, nous entrons un peu plus dans le détail de la caractérisation de ce qu’on appelle un réseau mobile ou encore réseau cellulaire. La première contribution de la thèse portant sur le réseau mobile, nous verrons dans cette section un ensemble de notions utiles pour mieux comprendre l’exposé de la contribution du Chapitre4.
2. SIPest un protocole standard ouvert de gestion de sessions souvent utilisé dans les télécommunica- tions multimédia. Il est couramment utilisé pour la téléphonie par internet (voix surIP).
3.3.1 Qu’est ce qu’un réseau mobile ou cellulaire ?
Le réseau cellulaire est une type de réseau d’accès qui est apparu dès la fin des années 1970. Son principe est d’assimiler les zones géographiques à couvrir à des cellules de plu- sieurs kilomètres de rayon. Ces cellules se superposent partiellement pour assurer une couverture complète du territoire cible. A centre de chaque cellule se trouve une antenne jouant le rôle d’émetteur-récepteur pour communiquer avec les terminaux mobiles des utilisateurs grâce à des ondes radioélectriques communément qualifiées de « radio » tout court. L’interface radio utilise une bande fréquence généralement spécifique au pays dans lequel le réseau est opéré. Derrière chaque antenne se trouve une ce que l’on appelle une station de base. C’est l’équipement qui gère le fonctionnement de l’antenne. les stations de base est reliées à d’autres équipement du réseau d’accès radio qui les contrôlent et les gère conjointement pour par exemple assurer les « handover ». On parle de handover ou de transfert intercellulaire quand un utilisateur mobile en déplacement passe d’une cellule à une autre. Les équipements de contrôle du réseau d’accès radio déploient des mécanismes permettant d’assurer ces transferts intercellulaires sans interruption de ser- vice.
Plusieurs générations de réseau d’accès radio se sont succédées. De légères modifi- cations de l’architecture et l’utilisation de bandes de fréquence différentes ont permis d’améliorer au fil des générations la qualité de service. Ainsi, on a connu la 1G, la 2G, la 3G, la 4G et bientôt la 5G qui comporte déjà des exigences plus fortes de qualité de service et de résilience permettant d’accueillir notamment les nouveaux réseaux d’objets communément appelésInternet of Things (IoT).
3.3.2 Moyens de supervision de réseau mobile
La partie radio des réseaux cellulaires est celle qui fait sa spécificité. La qualité de ser- vice dans ce type de réseau est très dépendante du contexte de l’utilisateur et sa mobilité. Néanmoins, plusieurs mécanismes bien définis et étudiés au cours des dernières années, concernant la modulation de fréquence et le handover permettent d’assurer de bons ni- veaux de qualité de service. Ces mécanismes s’appuient sur une connaissance précise de la puissance et de la qualité de réception des ondes radio, mesurées au niveau du terminal utilisateur. Pour les réseau 4G, les indicateurs classiquement calculés pour ce faire sont leReceived Signal Strength Indicator (RSSI), leReference Signal Received Power (RSRP), leReference Signal Received Quality (RSRQ), leSignal-to-noise ratio (SNR), leSignal-to- interference-plus-noise ratio (SINR)et leChannel Quality Indicator (CQI). Ils sont définis dans le paragraphe suivant. Des procédés comme leMinimization of Drive Tests (MDT)
et les speed-tests que nous décrirons par la suite permettent d’effectuer et d’enregistrer ces mesures pour des besoins à plus long termes.
Indicateurs de puissance et de qualité de lien radio
Ici nous présentons quelques indicateurs de puissance et de qualité sur l’interface radio des réseau 4G.
Received Signal Strength Indicator (RSSI) mesure de la puissance d’un signal reçu par le terminal client sur la bande de fréquence concerné. Il s’agit donc de la puissance mesurée en provenance de toutes les stations de base captées par le terminal. Reference Signal Received Power (RSRP) mesure la puissance du signal de référence reçu
Reference Signal Received Quality (RSRQ) est une mesure de qualité de la réception du signal obtenue d’un ratio entre le RSRP et le RSSI.
Signal-to-noise ratio (SNR) ou rapport signal sur bruit est un indicateur générique de la qualité de la transmission d’une information.
Signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) ou rapport signal sur interférence + bruit est aussi est un indicateur générique de la qualité de la transmission d’une informa- tion. Il se différencie en prenant en compte l’interférence.
Channel Quality Indicator (CQI) est aussi une mesure de la qualité de l’onde radio reçue par un téléphone mobile. C’est une fonction du SINR et est utilisé dans les réseaux 3G et 4G.
Drive testing
Le « drive testing » est une méthode de mesure et d’évaluation de la couverture, de la capacité et de laQoS d’un réseau cellulaire. La technique consiste à utiliser un véhi- cule motorisé contenant un équipement de mesure d’interface radio sur le réseau cellu- laire capable de détecter et d’enregistrer une grande variété de paramètres des couches Physique et Application du modèle OSI relatifs à la qualité de service sur la zone géo- graphique donnée. En mesurant ce qu’un abonné du réseau cellulaire pourrait rencon- trer dans une zone spécifique, les opérateurs mobile peuvent apporter des changements dirigés sur leurs réseaux offrant une meilleure couverture et un meilleur service à leurs clients.
Mécanisme « Minimization of Drive Tests »
MDTfait partie des mécanismes de mesure standardisé par le consortium3rd Gene- ration Partnership Project (3GPP)et décrits par l’ETSI[2016]. Il vise à éviter à l’opérateur de réseau le recours aux drive tests, plus coûteux et moins écologiques, pour superviser le réseau.MDTpermet de collecter des mesures concernant les terminaux des utilisateurs mobiles telles que les indicateurs de puissance et de qualité sur les interfaces radio. Son esprit est donc d’utiliser le terminal du client comme sonde au lieu de voitures spécifiques équipées pour les drive tests. Le principe de fonctionnement duMDTest de s’appuyer sur les messages de signalisation entre les terminaux mobiles et les stations de base dans le cadre du plan de contrôle pour collecter des informations sur l’interface radio et sur le contexte des terminaux mobile. Toutes les données sont capturées au niveau des équipe- ments du réseau d’accès et envoyées vers des bases de données centralisées dans un but de supervision.