547350JeanHerveDEKEBEMADE

UniversitSaintJoseph/Universitlibanaisepromotion20042005

TABLE DES MATIERES

Remerciements Rsum Listedesfiguresettableaux............................................................................................3

Chapitre1 1.INTRODUCTIONGENERALE............................................................................. 8 1.1Aperusurlesrseauxmobiles............................................................................... 8 1.2 Problmatiqueetcontexte.......................................................................................9 1.3 Organisationdummoire....................................................................................... 10 Chapitre2 2.LERESEAUUMTSTOUTIP............................................................................... 11 2.1Introductionduchapitre.........................................................................................11 2.2Architecturegnraledel'UMTS.......................................................................... 11 2.2.1L'quipementutilisateur.................................................................................. 11 2.2.2Lerseaucoeur................................................................................................11 2.2.3Lerseaud'accsradio.................................................................................... 11 2.3Architectureglobaledel'UTRAN......................................................................... 12 2.3.1LeRNS(RadioNetworkSubsystem)..............................................................13 2.3.1.1LeRNC(RadioNetworkController)................................................... 13 2.3.1.2LenodeB..............................................................................................14 2.3.1.3Lesinterfaceslogiquesdansl'UTRAN................................................ 14 2.4Lespilesprotocolairesdel'interfaceradio........................................................... 15 2.4.1LacoucheRRC...............................................................................................15 2.4.2LacoucheRLC............................................................................................... 15 2.4.3LacoucheMAC.............................................................................................16 2.4.4LacouchePDCP.............................................................................................16 2.5Qualitdeservice(QoS)dansl'UMTS................................................................ 16 2.5.1Architecturegnraledelaqualitdeservice................................................. 17 2.5.1.1Lesservicessupports........................................................................... 17 2.5.1.2LesclassesdeQoSdel'UMTS............................................................ 19 2.5.2TraitementdelaQoSdansl'UTRAN:aspectsgnraux................................20 2.6ContextedurseauUMTStoutIP........................................................................21 2.6.1UMTSRelease99.......................................................................................... 21MmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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2.6.2UMTSRelease04.......................................................................................... 22 2.6.3UMTSRelease05.......................................................................................... 22 2.6.4UMTSRelease06.......................................................................................... 23 2.6.5UMTSRelease07.......................................................................................... 23 2.7Lesapportstechniquesdel'UMTStoutIP............................................................ 23 2.7.1 Le domaine paquet............................................................................................. 23 2.7.2Ledomainecircuit............................................................................................ 23 2.7.3LesoussystmeIPmultimdia(IMS)........................................................... 23 2.8LesavantagesdelatechnologieIP....................................................................... 25 2.9Conclusionduchapitre......................................................................................... 26 Chapitre3 3.ETUDEDUCONCEPTVHE''VirtualHomeEnvironment''........................... 27 3.1Introductionduchapitre.........................................................................................27 3.2LeconceptVHE................................................................................................... 28 3.2.1DfinitionduconceptVHE........................................................................... 28 3.2.2QuelquesconceptslisauVHE.....................................................................30 3.2.2.1Lamobilit...........................................................................................30 3.2.2.2 Environnement mobile......................................................................... 31 3.2.2.3Personnalisationdesservices...............................................................31 3.2.2.4Adaptabilit..........................................................................................31 3.3Lesplatesformesunifiesdeservicesetinterfacesouvertes.............................. 32 3.3.1Lesinterfacesstandardises...........................................................................33 3.3.1.1LemodleOSA/Parlay........................................................................ 34 3.3.1.2ArchitecturedumodleOSA/Parlay.................................................... 35 3.3.1.3LemodlewebServices..................................................................... 37 3.3.2ComparaisondesmodlesOSA/ParlayetWebservices..............................38 3.4LestechnologiesMexEetSIMApplicationToolkit(SAT).................................39 3.4.1LeMExE(MobileStationApplicationExecutionEnvironment).................. 39 3.4.2SIMApplicationToolkit(SAT)..................................................................... 40 3.5Conclusionduchapitre......................................................................................... 41 Chapitre4 4.QUALITEDESERVICEETARCHITECTUREPROPOSEE POURLEVHE.... 42MmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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4.1Introductionduchapitre.........................................................................................42 4.2QualitdeservicepourleconceptVHE................................................................ 42 4.2.1LesaspectsdegestiondelaQoSpourleVHE............................................ 42 4.2.2LesprincipesdegestiondeQoS...................................................................43 4.2.3Analysedelasituationexistante...................................................................44 4.3 Contributions: proposition d'une architecture........................................................ 44 4.3.1Lesprincipesdenotrearchitecture...............................................................44 4.3.2 Architecture propose................................................................................. 44 4.3.3 Scnario d'une QoS dynamique et adaptative.............................................46 4.4Conclusionduchapitre......................................................................................... 47 Chapitre5 5.Conclusiongnraleetperspectives...................................................................... 48

RFRENCESBIBLIOGRAPHIQUES....................................................................49

LISTE DES FIGURESFigure2.1Architecturegnraledel'UMTS Figure2.2Architectureglobaledel'UTRAN Figure2.3Architecturedelaqualitdeservicedansl'UMTS Figure2.4LesoussystmeIPmultimdia(IMS) Figure3.1Convergencebeyond3G Figure3.2ConceptduVHE Figure3.3LeVHEetl'environnementnominal Figure3.4Principegnrald'architectured'unrseaufutur Figure3.5Rledel'interfaceOSA Figure3.6Dtaildel'interfaceOSA/Parlay Figure3.7LestroisclassesspcifiesparMExE Figure4.1ArchitecturedynamiqueetadaptabledeQoS Figure4.2Scnariod'uneQoSadaptativeetdynamiqueMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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LISTE DES TABLEAUXTableau1.Limitestechniquesd'OSA/ParlayetdeMExE

REMERCIEMENTSA la fin d'une formation, il est de tradition d'exprimer ses reconnaissances l'gard de ceux qui, par leurs apports multiformes ontMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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contribu l'aboutissement et la russite de celle-ci. C'est ainsi qu' travers ce mmoire, je tiens tout d'abord remercier du fond de mon coeur mon Encadreur Docteur Rola NAJA grce sa dtermination, sa simplicit, son entire disponibilit et ses conseils, j'ai dans un premier temps acquis de nouvelles connaissances dans le domaine des rseaux de tlcommunications, et en second lieu parachever ce travail de recherches si passionnantes dans des conditions satisfaisantes. Je tiens aussi exprimer mes remerciements monsieur le Doyen de la Facult de Gnie de l'Universit libanaise Professeur Mohamad ZOAETER, toute son quipe administrative ainsi qu' tout le corps enseignant de ce programme de DEA Rseaux de Tlcommunications notamment celui de la facult de Gnie ESIB (Ecole Suprieure d'ingnieurs de Beyrouth) de lUniversit Saint Joseph, de l'Ecole Nationale Suprieure des tlcommunications (ENST) de Paris , de lInstitut National pour la Recherche Scientifique (INRS) Canada, de l'Universit Pierre et Marie Curie (France) et de l'Institut Galile de l'Universit Paris 13 (France). J'exprime galement ma gratitude l'gard du Directeur rgional du bureau de l'AUF du Moyen-Orient, monsieur Michel BENNASAR et l'ensemble de ses collaborateurs qui m'ont facilit l'intgration dans la socit libanaise et m'ont permis de dcouvrir et partager avec les autres familles francophones ici prsentes au Liban nos diffrentes cultures travers des journes culturelles et rencontres. Je voudrais particulirement aussi adresser ma vive reconnaissance madame Emmanuelle NASSER, Responsable des filires DEA-DESS auprs de l'AUF de Beyrouth dont les sages conseils m'ont pouss surpasser certaines difficults et finir cette formation. Je remercie aussi mon formateur de l'Ecole Suprieure Multinationale des Tlcommunications (ESMT) du Sngal monsieur Diop MAMADOU, qui m'a apport son soutien afin que je puisse suivre cette formation doctorante. Je n'oublierai aussi jamais tous mes collgues de la promotion DEA Rseaux de Tlcommunications 2004-2005 avec qui, j'ai partag des moments agrables. Une fois de plus, je leur exprime toute ma sympathie. Je ne saurai terminer sans adresser mes sincres remerciements monsieur Valentin NZAPAOKO, Directeur Gnral de la SOCATEL, qui a bien voulu accepter me mettre en position de formation; car cela s'inscrit dans sa politique de restructuration et de formation des cadres comptents de demain en vue de relever le dfi dont fait l'objet aujourd'hui le secteurMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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des tlcommunications.

DEDICACE

AmaMre,Herd ZANABA ANIRDO, qui a tout donn et tout fait pourmoi,etquin'estplusdecemonde.Delotues, saches que tes sages conseils me serviront toujours de guideetdelumiredansmavie. Quel'ternel tout puissant tebnisse ett'accueille dans sagloire!

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RESUMELa norme UMTS a t dfinie par le groupe de standardisation 3GPP ( Third GenerationPartnershipProject)envuedoffrirauxutilisateursmobilesdesdbitslevs (2Mbits/s)unepanopliedeservicesavecunecertainequalitdeservice. Aujourdhui,aveclapparitiondesnouveauxrseauxdaccs(UMTS,xDSL,WLAN, Ethernetlonguedistance)etleurconvergenceversunrseaucoeurtoutIP,ledveloppement de linternet et de ses applications dune part, dautre part lhtrognit des terminaux communicants (tlphone mobile, GPRS/UMTS, PDA) adaptables et portables, et laugmentationdesutilisateursmobilesontfaitquelesdemandesdeceuxcidaccderun ensemblerichedeservicesavecunecertainequalitdeviennentdeplusenplusexigeantes. Cestainsiquelegroupe3GPPdanssesspcificationsadfinilinterfaceOSA(OpenService Access).CetteinterfacepermetunfournisseurdeserviceslaccslarhitectureUMTStout enintroduisantleconceptdelaportabilitdesservicesparlintermdiareduVHEVirtual HomeEnvironment.Eneffet,grceauVHE,lesutilisateurspourrontretrouverleursservices aveclammeergonomiequelquesoitlerseaudaccsouleterminalutilis. Dautres standards tels que MExE (Mobile Station Application Execution Environment)etSAT(SIMApplicationToolkit)onttdveloppsenvuederaliserleVHE. En effet, MExE permet aux terminaux la possibilit de ngocier leurs capacits avec les fournisseurs de services; tandis que SAT permet aux oprateurs rseaux denvoyer des applicationstraversdesmessagescourts(SMS:ShortMessageService)pourmettrejour lescartesSIMdesutilisateursavecdesservicesnouveauxoumodifis.


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Cependant, le concept VHE pose un certain nombre dexigences au niveau de la fournituredelaqualitdeservice.Cestpourquoitraverscemmoire,nousavonstudiles possibilitsduneintgrationdelaQoSdansceconceptenprocdantdabordlanalysedes aspectsdelaQoSlissuedelaquellenousavonsressortilesinsuffisancestechniquesque prsententOSA/ParlayetMExEencequiconcernelafournituredelaQoS.Ensuite,nous avonsproposunearchitecturedynamiqueetadaptabledeQoSquioffriraituneQoSaux utilisateursdansdesrseauxUMTStoutIPenprenantencompteladaptabilitdesservices dansdesconditionsdynamiquesdurseauainsiquedesinsuffisancesdeOSA/Parlayetde MExE.Lescaractristiquesessentiellesdecettearchitecturesont:

Ladaptation dynamique des services qui prend en compte les capacits du terminaletltatdurseau. LaQoSdynamiquequipermetunerengociationdesparamtresdeQoS. LemonitoringquipermetdemesurerlesparamtresdeQoS(niveaudequalit)et d'informerleQoSmanagerenvuedeprendredesdcisionsd'adaptation.

Aveccettearchitecture,nousavonsdfinitroisparamtresclsdeQoS: LeDegradationDegree(DD)quidesigneledegrdedgradation. LeDegradationRatio(DR)quidsignelafrquencededgradation. LeUpgradequiconsisteleverleniveaudelaQoS.

Enfin,unscnarioatproposenvuededcrirelesdiffrentestapesdengociation dynamique des paramtres deQoSparunesessiondeservice. Seulement, ilnous reste valuerlaidedunesimulationlesperformancesdecettearchitecture. Motscls:Qualitdeservice,VHE,OSA,MExE.


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Chapitre 1 1. INTRODUCTION GENERALE 1.1 Aperu sur les rseaux mobilesL'explosiondusecteurdesservicesmobilescesderniresdcenniesestcertainement unfaitmajeurdansledomainedestlcommunications.Ilnousestdoncparticulirement ncessaired'analyserl'volutiondesarchitecturesderseaudanscedomaine.Pourcefaire, l'avnement de la seconde gnration du rseau mobile GSM (Global System for Mobile Communication)futrendupossibleparladcisiondelaCEPT(Confrenceeuropennedes Postes et Tlcommunications) afin de fournir principalement des services de voix et des donnesenmodecircuitcommut(Release 99)dbitlimit(9,6kbits/s)offrantainsiauxMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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utilisateurs une interaction et une inter oprabilit limite avec leurs rseaux d'accs disponibles. LemodedeconnexiondustandardGSMsignifiequ'unefoislacommunicationtablie, lecanaldedonnesdanslacelluledurseauGSMestmonopolispourcetteconnexion,y comprispendantlestempsmortsdelecturedesinformations.Lesservicesdedonnestant restsmarginaux,notammentcausedufaibledbitdisponible,laqualitdeservice(QoS: QualityofService)n'taitenvisagequ'encasdeprvisiondeforttrafic(vnementsspciaux etc.). Facecettesituationd'unepart,etvueledveloppementfulgurantdel'internetd'autre part,latechnologieGPRS(GeneralPacketRadioService)avulejourafindefournirdes servicesdedonnesefficacesens'appuyantsurlatechnologieGSM. GPRSproposedoncunecommutationdepaquetspermettantdenepasmonopoliserle canaldecommunication,etdoncautorisantunetarificationplussouplel'usage.Outrecet avantagenonngligeable,GPRSpermetd'atteindredesdbitsde160kbits/s.Maismalgrles effortsdestandardisationpouraffinerletraitementdelaqualitdeservice(QoS)entenant comptedesbesoinsdesapplicationsetdesdiffrencesexistantesentrelesabonns,lesystme GPRSestaujourd'huiconsidrcommeunsystmebesteffort.Dslors,iltaitprvuquela troisimegnrationderseaumobileamlioreraitconsidrablementcettesituationpourtous les typesdeservices,dontlavoix,ladonneetlemultimdia:c'estainsiqu'avulejour l'UMTS(UniversalMobileTelecommunicationSystem). L'UMTSestl'undesprincipauxsytmesmobilesdetroisimegnrationdveloppe parl'UIT(UnionInternationaledeTelcommunications)qui,en1985a commencses tudes surlesrseauxFPTLMS(FuturePublicLandMobileTelecommunicationssystem),renomms IMT2000 (International Mobile Telecommunication for year 2000). En 1998, une coopration internationale le3GPP(ThirdGenerationPartnershipProject)runit tous les organismesoeuvrantdanslemmesensafindetravaillersurunesolutionuniquequisera proposel'UIT(UnionInternationaledesTlcommunications).

L'UMTS est pressenti pour supporter une large panoplie d'applications multimdia d'unemanirecontinuedansdiffrentsenvironnementsmobilestoutenleurgarantissantune qualit de service (QOS); en d'autres termes, il permettra d'offrir des services deMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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communication sans fil, personnelle et multimdia en s'appuyant sur la migration des infrastructuresdesrseauxexistants. L'augmentationdunombred'utilisateursmobilesdufaitdedveloppementdel'internet etdesesapplicationsmultimdia,l'apparitionrapidedesrseauxsansfiletl'volutiondela portabilitdesterminauxontencouraglamobilitdesutilisateurs.Lesutilisateursmobiles ontdeplusenplusbesoinsd'avoiraccsunensemblerichedesservicesmultimdiaavancs enutilisantn'importequelterminaldisponible,avecunequalitdeserviceacceptabletravers n'importequelrseaud'accsdisponible. Cesdeuxnouveauxparadigmessavoirlaportabilitdesservicesetlamobilitdes utilisateursnsdecequiprcde,ontintroduitunnouveauconceptleVHEVirtualHome Environment.GrceauVHE,lesutilisateursreoiventlesmmesservicesauxquelsilssont abonns,quelquesoitlerseaud'accsouleterminalutilis;enconsquence,lesdemandes des utilisateurs en terme de qualit de service deviennent de plus en plus exigeantes et ncessiteraientunearchitecturequioffriraitunequalitdeservicedeboutenboutdansdes rseauxUMTStoutIP.

1.2 Problmatique et contexteAvec la standardisation de l'UMTS dans le contexte du 3GPP, deux remarquables tendances ont merg eninfluant fortement les rseaux UMTS.Lapremire tendance est l'volutionversunearchitectureUMTStoutIPbasesurlaspcificationR00(Release2000) quiaremplaclestechnologiesenmodecircuitparunecommutationenmodepaquet.Cette spcification a galement introduit le support des applications multimdia dans le rseau coeurdel'UMTS. D'unautrect,ladeuximetendanceviseintroduirel'interfaceOSA(OpenService Access).Cettedernirepermetunfournisseurdeservicesl'accsLarchitectureUMTStout enintroduisantleconceptdelaportabilitdesservicesparl'intermdiaireduVirtualHome EnvironmentVHE.GrceauVHE,lesutilisateursreoiventlesmmesservicesauxquelsils sontabonns,quelquesoitlerseaud'accs ouleterminalutilis.Ilssontenquelquesorte virtuellementdansleurrseauhome. LeconceptVHEposeunnombred'exigencesauniveaudelafournituredelaqualit de service. Le projet propos vise tudier l'intgration de la qualit de service dans le conceptVHE.Ilfaudraitfairel'tatdel'artsurlesujetetpuissortirunearchitecturequiMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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offrirait une qualit de service aux utilisateurs dans des rseaux UMTS tout IP. Cette architecture devrait prendre en compte l'adaptation des services dans des conditions dynamiquesdurseau.

1.3 Organisation du mmoireLecorpsdudocumenteststructurenquatrechapitres:Lechapitre2traitedurseauUMTStoutIP.Danscechapitre,nousallons montrerlesmotivations quiontguidlesgroupesderecherchesopterpourun rseau coeur bas sur la technologie IP en ayant recours aux diffrentes spcifications.Mais bienavantdefairecette prsentation, nousferonsmieux de prsenterd'abordl'architectureglobaledel'UMTS,particulirementlerseaud'accs terrestreUTRAN(UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork)etsescomposantspuis nousdcrironslaqualitdeservicedansl'UMTS.

Le troisime chapitre qui constitue le noeud de ce travail sera consacr au conceptVHEproprementdit.Danscechapitre,nousallonsdfinirdesconceptslis au VHE et aborder les diffrentes technologies notamment les interfaces standardises OSA/Parlay et les technologies MExE (Mobile Execution Environment)et SIMApplication Toolkit (SAT) quipermettent la ralisation du VHE.

Enfin,lequatrimechapitretraiteradel'aspectgestiondelaqualitdeservice pourleconceptVHE.Eneffet,traverscechapitre,nousallonsfaireressortirles limitesdesinterfacesOSA/ParlayetdelatechnologieMExEencequiconcernela fournituredelaQoSetsuitecela,proposeruneintgrationdelaQoSdansleVHE. Ladernirepartieduchapitreseraconsacreladfinitiond'unearchitecturede qualitdeservicepourleVHEquitiendracomptedel'adaptabilitdesservicesdans desconditionsdynamiquesdurseau.


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Chapitre 2 2. LE RESEAU UMTS TOUT IP 2.1 Introduction du chapitreL'objectif de ce chapitre est de pouvoir montrer les motivations des diffrents organismesquiontmisencommunleurseffortsdanslastandardisationdurseaudetroisime gnration(3G)afind'opterpourunetechnologiedetransportbaseIPau coeurdurseau UMTS.Maisbienavantcela,ilnousestncessairedefaireuneprsentationdel'architecture globale del'UMTS etparticulirement celle del'UTRAN;aprs,nous mettrons unaccent particuliersurlerseaucoeurtoutenjetantunregardsurlesdiffrentesreleasesdfiniespar le 3GPP.Enfin, travers cechapitre nous montrerons les avantages delatechnologie IP utiliseaucoeurdurseauUMTS.

2.2 Architecture gnrale de l'UMTSL'architecturegnraledurseauUMTSestcomposedetroisdomainescommele montrelafigure2.1.


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2.2.1 L'quipement utilisateur UE (User Equipement)C'est le terminal mobile qui est en charge d'tablir une communication entre l'utilisateuretlerseau.Ilestconnectparuneinterfaceradioaurseaud'accsradioUTRAN (UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork).

2.2.2 Le rseau coeur CN (Core Network)Ilassurelaconnexionentrelesdiffrentsrseauxd'accsetentrelerseauUMTSet les autres rseaux comme le rseau tlphonique (PSTN: Public Switched Telephone Network),lerseauGSM,lerseauRNIS(RseauNumriqueIntgrationdeServices),etc. Il fournit le support des services de communication UMTS, gre les informations de localisationdesutilisateursmobilesetcontrlelesservicesetcaractristiquesdurseau.Dans leparagraphe2.6,nousreviendronssurlerseaucoeurendtail.

2.2.3 Le rseau d'accs radioIlgreles ressources radio,l'tablissement, lemaintien etlalibration des canaux radioentreleterminaletlerseaucoeur.Ilpermetauxutilisateursmobilesdecommuniquer aveclerseaucoeur. Dansl'UMTS,deuxcatgoriesderseaud'accssontdfinies:lerseaudesatellites d'accsradio(USRAN: UMTSSatelliteRadioAccessNetwork)etlerseauterrestred'accs radio(UTRAN).

Parailleurs,ily'alesystmed'exploitationetdemaintenanceutilispar l'oprateurdu rseaupourconfigurerlesquipementsetlesmaintenirencasdepannes,maisquinefaitpas partiedesprincipauxdomainesquiconstituentl'architecturedel'UMTS.


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Dansleparagraphe quisuit,nousallons prsenter l'architecture durseauterrestre UTRAN.

2.3 Architecture globale de l'UTRANEnEurope,l'interfaceradioappeleUTRA(UMTSTerrestrialRadioAccess)at choisie par l'ETSI (European Telecommunications Standardization International) pour la troisime gnration. Cette interface utilise la technique d'accs CDMA (Code Division Multiple Access). Lerseau d'accs global enUMTS appelUTRAN estdivisen deux parties: la partie radio UTRA et une partie qui interconnecte les diffrents noeuds de ce rseau. L'UTRANassureletransportdesfluxentreleterminalmobileetlerseaucoeur.Il fournit l'UE (User Equipment) les ressources radio et les mcanismes ncessaires pour accderauCN(CoreNetwork)dansleplancontrleainsiquedansle planusager.Ilest constitu d'un ensemble de soussystmes rseau radio nomms RNS (Radio Network MmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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Subsystem).Dansleplancontrle,chaqueRNSestconstitud'uncontrleurderseauradio RNC(RadioNetworkController)quicommandeunouplusieursnoeudsB(NodeB)commele montrelafigure2.2.

Figure2.2.Architectureglobaledel'UTRAN

2.3.1 Le RNS (Radio Network Subsystem)Ilestconstitud'unseulcontrleurderseauradioRNCetdeplusieursnoeudsB (NodeB). 2.3.1.1 Le RNC (Radio Network Controller) LeRNCcontrleetgrelesressourcesradio(tablissement,maintienetlibrationdes canauxradio),effectuelecontrled'admissionCAC(CallAdmission Control)etallouedes codespourdesnouveauxliens radio.Ileffectue galement lecontrle delachargeetde congestion,ainsiqued'autresfonctionslieslamobilitnotammentlehandoverquipermet unterminalmobiledesedplacerd'unecellulel'autre.


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DeuxtypesdeRNCsontdfinis:

LeServingRNC(SRNC):ilgrelesconnexionsradioaveclemobileetsertdepointderattachementaucorenetworkvial'interfaceIu.Ilcontrleetexcutele handover. Il assure aussi les fonctions de division/recombinaison (splitting/recombination)danslecasdusofthandoverpouracheminerunseulflux versl'interfaceIu.

LeDriftRNC(DRNC): surordreduSRNC,ilgrelesressourcesradiodesstationsdebase(NodeB)quidpendentdelui.Ileffectuelarecombinaisondes lienslorsquedufaitdelamacrodiversit,plusieursliensradiosonttablisavecdes stations de base qui lui sont rattachs. Il route les donnes utilisateurs vers le Serving RNC dans le sens montant et vers ses stations de base dans le sens descendant.

2.3.1.2 Le Node B IljoueunrleprocherespectivementdesBSC(BaseStationController)etdesBTS (Base Transceiver Station)enGSM.LenodeBestunnoeudlogiquequigrelacouche physique de l'interface radio. Il rgit principalement le codage du canal, l'entrelacement, l'adaptationdudbitetl'talement.Engros,lenodeBapourrleprincipald'assurerles fonctionsderceptionetdetransmissionradiopouruneouplusieurscellulesdel'UTRAN. 2.3.1.3 Les interfaces logiques dans l'UTRAN Cesinterfacessont:

L'interfaceUu:c'estl'interfaceradioentreunquipementdel'utilisateurUE(User Equipment) et le noeud B. En effet, Uu est une interface logique qui sert connecterleterminalmobilelastationdebaseparl'intermdiaired'uneliaisonMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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radio.

L'interfaceIub:c'estl'interfacelogiqued'interconnexionentreleRNCetlenode B.Elleestcomparablel'interfaceAbisenGSM;maiscontrairementauGSM,et dufaitdelamacrodiversit,plusieursbranchesIubdecommunicationpeuventtre utilises pour un mme terminal. Toutes ces branches transportent la mme informationutilisateur. L'interface Iu: c'est l'interface logique d'interconnexion entre le rseau d'accs radio(RNC)etlerseaucoeur.Pourqueleplanutilisateurdel'interfaceIusoit indpendantdudomainedurseaucoeur(commutationdecircuitsoucommutation depaquet),deuxtypesd'interfaceIuonttdfinies:l'interfaceIucsquiconnecte l'UTRAN avec le domaine commutation de circuits (CS: Circuit Switched domain)etl'interfaceIuPSquiconnectel'UTRANavecledomainecommutation depaquets(PS:PacketSwitcheddomain)durseaucoeur. L'interface Iur: c'est l'interface logique entre deux RNCs. Ses principales fonctionssontliesausofthondoveretpermettenteneffetauServingRNCde demanderauDriftRNCd'ajouteroudesupprimerunlienradioetdemodifierles caractristiquesdeceluici.

Aprslaprsentationdel'architectureglobaledel'UMTSpuiscelledel'UTRAN,nous abordonsdanslapartiequisuitlesdiffrentespilesprotocolairesdel'interfaceradio.

2.4 Les piles protocolaires de l'interface radioNetworkLayer)nousallonsdcrireseulementlesprincipalescouches.

En ce qui concerne la structure protocolaire de l'interface radio du RNL (Radio

2.4.1 La couche RRC (Radio Resource Control)Elle a pour rle de grer la signalisation des connexions radio entre le mobile et l'UTRAN:tablissement,librationetreconfiguration.Elleestresponsabledesfonctionsde contrled'admission,delagestiondesressourcesradio,ducontrledepuissanceetdela gestiondemobilit.UneseuleconnexionRRCesttabliepourchaquemobilequelquesoitle nombredessessionsetlemodepacketswitched(PS)oucircuitswitched(CS).Cettecouche interagitaveclescouchesRLCetMACpourdterminerlatailledesRLCPDUauniveaude lacoucheRLCainsiquelenombredeTBquipourronttreenvoysdansunmmeTTIMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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(TransmissionTimeInterval)auniveaudelacoucheMAC.

2.4.2 La couche RLC (Radio Link Control)La couche RLC tablit la connexion entre l'quipement de l'utilisateur UE (User Equipment)etleRNC(RadioNetworkController).Ellecontientdesfonctionsclassiquesdu niveau 2 tel que le transfert des donnes sur l'interface radio. Elle ralise la fonction de segmentationdespaquetsendesunitsdetailleprdfinieparlacoucheRRC.Cesunitssont appelesRLCPDU(RLCPacketDataUnit).Elleassureaussilerassemblagedespaquets larception.LacoucheRLCoffretroismodesd'opration:

LemodetransparentTM(TransparentMode):danscemodedefonctionnement, la couche RLC ralise uniquement les oprations de segmentation et de r assemblage.AucunentteRLCn'estajoutauxpaquets. Le mode non acquitt UM (Unacknowledged Mode): dans ce mode de fonctionnement, la couche RLC ralise les mcanismes de segmentation/r assemblageainsiquedesmcanismesdeconcatnationdeplusieurspaquets(RLC SDU:RLCServiceDataUnit)dansunseulRLCPDU.Ilestnoterqu'unRLC SDUcorrespondunpaquetduniveausuprieur.LemodeUMassureladtection d'erreursetdepertesmaisaucunmcanismederetransmissionn'estmisenplace. LemodeacquittAM(AcknowledgedMode):danscemodedefonctionnement,la coucheRLCassurelesmmesfonctionsdumodeUM(segmentation/rassemblage, concatnation, dtection d'erreurs et de pertes) mais en plus, elle assure les fonctionsderetransmissiondespaquetsencasdeperteoud'erreurs.Cemodede fonctionnementestrecommandpourlesapplicationsquidemandentuntransfert fiabledesdonnes.

2.4.3 La couche MAC (Medium Access Control)LacoucheMACestd'unegrandeimportancecarelleestenchargedepartagerles ressourcesradio,remplirlafonctiondemultiplexagedesdonnessurlescanauxdetransport radio.IlexisteplusieurstypesdecouchesMAC:

Macb: c'est l'entit MAC qui gre les canaux de diffusion (BCH: Broadcast Channel).MmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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Macd:ilgrelescanauxddisdetrafic(DTCH:DedicatedtraficChannel)etles canauxdetransportddis (DCH:DedicatedChannel).Chaquemobilecontient une entit MACd et possde une entit Macd correspondante dans l'UTRAN. L'entit Macd transpose les canaux logiques DTCH ou DCCH (Dedicated CommonChannel)surlescanauxdetransportDCH.Ellepeutencoremultiplexer plusieurscanauxDTCHouDCCHsuruncanalcommunpourunecelluleradio. Danslepremiercas,iln'yapasd'entteMACdanslepaquetMACPDU(MAC PacketDataUnit).Danslesecondcas,unentteestajout. MacSh/C (MACShared/Common):ilgrelecanaldepaging(PCH),leFACH (ForwardAccessChannel),leRACH(RandomAccesChannel)etc.

2.4.4 La couche PDCP (Packet Data Convergence Protocol)Elle assure deux fonctions principales. Tout d'abord, elle permet d'assurer l'indpendance des protocoles radio del'UTRAN (couches MAC et RLC)par rapport aux couchesdetransportrseauTNL(TransportNetworkLayer).Cetteindpendancepermettrade fairevoluerlesprotocoles(exemplepassagedel'IPv4l'IPv6)sansmodificationsdes protocoles radio de l'UTRAN. D'autre part, la couche PDCP offre les algorithmes de compressiondedonnesoud'enttedepaquetsdedonnes,permettantunusageplusefficace deressourceradio.

2.5 La qualit de service (QoS) dans l'UMTSPourquoicebesoindelaqualitdeservicedanslesrseauxUMTS? Lessystmesmobilesdesecondegnrationonttdveloppspourletransportdela voixunepoqueoceservicereprsentaitlaquasitotalitdutrafic.Enconsquence,ils taientoptimisspouroffrirdesservicesdetlphonieclassique. Mais durant ces dernires dcennies, le dveloppement de l'Internet et de ses applications multimdia a conduit une augmentation fulgurante du trafic des donnes, rendantncessaireledveloppementd'unrseaumobiledetroisimegnrationcapablede transporteretdeladonneinternetetdelavoix;engrosildoitfournirdesnouveauxservices pourl'utilisateurallantdesservicesvoixclassiquesauxservicesmultimdiatransportantdes imagesetdelavido.MmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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L'une des possibilits offertes par l'UMTS est le multiplexage sur le mme mdia d'informationsgnrespardessourcesindpendantes.Ilsupporteainsiletraficdedonnes avecdesbandespassantesdiffrentesetdesbesoinsdequalitdeservicediffrents.Bienque lapertedepaquetsdurantunecommunicationentredeuxterminauxsoittolrable(dansune certainemesure),iln'envapasdemmeencequiconcernelesdlais.End'autrestermes,la paroleetlesapplicationstempsrelparexemplencessitentundlaidetransmissiontrs strict,maispeuventsepermettrelapertedetempsautredequelquespaquets. Legrandchallengedel'UMTSestdepouvoirsupporterdiverstypesd'applicationssur unmmesupportdetransmission,toutentenantcomptedesobjectifsentermedequalitde servicepourchacund'eux.

2.5.1 Architecture gnrale de la qualit de serviceLes services du rseau UMTS sont des services de bout en bout, c'estdire d'un quipementterminal(TE:TerminalEquipment)unautreTE.Unservicedeboutenboutdoit avoirunecertainequalitdeservicefourniel'utilisateurpoursatisfairesademande.Pour pouvoirgarantirunecertainequalitdeservice,desservicessupports (BS:BearerServices) sontdfinisentrelasourceetladestinationd'unservice.Unservicesupportcomportetousles aspects ncessaires pourgarantir laqualitdeservicedemande.Lafigure2.3cidessous reprsentel'architecturedesservices supportsdel'UMTSquiestdcomposeenplusieurs niveaux.Chaqueservicesupportd'unniveaudonnutiliselesservicesoffertsparleniveau sousjacentpouroffrirsontoursespropresservices. Dans les spcifications du3GPP, plusieurs supports (bearers services)sontdfinis pourl'UMTS[12]. 2.5.1.1 Les services supports

Leservicedeboutenbout(EndtoEndService)auniveauapplicationutilise lesservicessupportsdurseausousjacent.Ils'tendentreleTEdedpartetle TEd'arrive.Ceservicepeuttretransportsurplusieursrseauxquipeuvent treounonUMTS.IlutiliseleservicesupportlocalTE/MT,leservicesupport UMTSetleservicesupportexterne. L'quipement terminal (TE) est li au rseau UMTS travers le terminal mobile(MT:MobileTerminal).LeservicesupportlocalTE/MT(TE/MTLocal BearerService)assurelaliaisonentreleTEetleMT.MmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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Leservicesupportdel'UMTS(UMTSBearerService)estleservicequioffre laqualitdeservicedel'UMTS.Ceserviceutiliseleservicesupportd'accs radioetleservicesupportdurseaucoeurCN(CoreNetwork). Leservicesupportexterne(ExternalBearerService)estunserviceoffertpar desrseauxexternes,quipeuventtreUMTSounon. Le service support d'accs radio (Radio Access Bearer Service) assure le transportdedonnesentreleMTetlenoeuddebordure(CNIuEdgeNode). C'est le noeud de frontire entre le CN et le rseau d'accs. Lors de l'tablissement d'un service support d'accs radio, des paramtres sont communiqus au rseau d'accs UTRAN comme la taille et le format des paquets transports. Ce service utilise le service support radio et le service supportdel'interfaceIu. Leservicesupportdurseaucoeur(CoreNetworkBearerService) assure l'interconnexionentrelenoeuddebordure(CNIuEdgeNode)etlapasserelle entrelerseaucoeuretlesrseauxextrieurs (CNGateway). Lerledece service est d'utiliser le rseau dorsal (Backbone) pour fournir la qualit de servicedemande. LeServicesupportradio(RadioBearerService)gretouslesaspectslisau transport sur l'interface radio comme les fonctions de segmentation et de rassemblage. Il utilise les services fournis par l'UTRA FDD/TDD (UMTS TerrestrialRadioAccess)enmodeFDD(FrequencyDivisionDuplex) eten modeTDD(TimeDivisionDuplex). Leservicesupportdel'interfaceIu (IuBearerService)agitavecleservice supportphysique(PhysicalBearerService)pourassurerletransportentrele rseaud'accsUTRANetlerseaucoeurCN. Le service support du rseau dorsal (Backbone Bearer Service) gre les fonctionnalitsdescouches1et2pourassurerlesbesoinsdequalitdeservice durseaucoeurCN.Ceservicen'estpasspcifiquepourl'UMTS,maisilpeut rutiliserlesspcificationsexistantes.


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Figure2.3:Architecturedelaqualitdeservicedansl'UMTS 2.5.1.2 Les classes de QoS de L'UMTS Lesspcificationsdu3GPPdfinissentquatre(04)classesdequalitdeservicepourle transportdesapplicationsmultimdiasdansl'UMTS.Ladiffrencemajeureentrecesclasses deQoSestleursensibilitaudlaidetransfert[9].Cesquatreclassesdeservicesont:

Conversational:lemeilleurexempledecetteclasseestlatlphonie.Ellepeut treaussiutilisepourlesnouvellesapplicationsinternetaspectconversationnel ettempsrelcommelavoixsurIP.Cetteclasseexigedescontraintesstrictessurle dlaidetransfert despaquets ainsiquesurlavariationdudlaidetransfert, la gigue. Streaming: cette classe est utilise pour les flux temps rel unidirectionnels commelesapplicationsdediffusionvidoouaudio.Iln'existepasdecontraintes strictessurledlaidetransfertpourlesapplicationsstreaming.Parcontre,la variation du dlai est un paramtre important parce qu'il est perceptible par l'utilisateur.Toutefois,cettecontraintesurlavariationdudlairestetolrantegrce autampondurcepteurquipeutamortirlesvariationsdudlaisiellessonttoujours infrieuresunelimitedonne.MmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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Interactive: cette classe est utilise pour les applications qui ncessitent une interaction entre les deux extrmits de la communication. Un exemple d'application de cette classe est le web browsing. Cette classe est de type transactionnel;ellencessiteunecertainecontraintesurledlaidetransfertdes paquetsparcequel'utilisateurattendunerponsedansunecertainelimitedetemps. Cettecontrainten'estpasstrictepuisquecesontdesapplicationsnontempsrel.En revanche,cetteclassedoitassureruntauxdepertedespaquetsassezfaibleparce quelesapplicationstransportesparcetteclassesonttrssensiblesauxpertes. Background: c'estlaclasselamoinsexigeanteentermededlaidetransfert. Lesapplicationstransportesparcetteclassesontdesapplicationsdontl'utilisateur n'attendpaslespaquetsdansunecertainelimitedetemps.Lacontraintelaplus importanteestletauxdeperte.Cetteclasseesttrssensiblelapertedepaquets. LesapplicationsemailetSMS(ShortMessageService)constituentdesexemples decetteclasse.

Commenousl'avons ditcihaut,lecaractre distinctif decesquatre classes est la sensibilitaudlai.LesclassesConversationaletStreaming sonttempsrel,donctrs sensiblesaudlai;desapplicationscommelavidoetlavoixutilisentcesclasses.Lesclasses InteractivesetBackgroundsontinsensiblesaudlaietsontdestinesauxapplicationsInternet.

2.5.2 Traitement de la QoS dans l'UTRAN: Aspects gnrauxLesservicessupportsd'accsradiosonttablisdynamiquementpoursupporteruneou plusieursapplicationspourunterminalutilisateurdonn.L'UTRANestconnectaucoeurde rseaucommutationdecircuitsparl'interfaceIuCsetaucoeurderseaucommutationde paquetsparl'interfaceIuPs.Ilpeutmanipulerunouplusieursservicessupportd'accsradio ayantsonproprebesoinentermedeQoS. Pourpermettrel'UTRANdecontribuerfournirdelaQoSdeboutenboutpourles utilisateurs,chaqueservicesupportd'accsradioestcaractris parsonpropreattributde QoS, driv des caractristiques de l'application. Ces caractristiques sont transmises aux attributs QoS du service support d'accs radio par le coeur de rseau. L'UTRAN obtient simplementlesattributsQoSduservicesupportd'accsradioparlecoeurderseauquandce serviceest


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tabli.Lerledel'UTRANestalorsd'tabliretdemaintenirleservicesupportd'accsradio avecleniveaudequalitdeservicerequis.Ceserviceesttoujourstablisurrequteducoeur derseau.Unefoisquel'UTRANestconnectunecertainequalitdeservice,cellecine doitpastredgradeparl'UTRANsansunerequtedemodificationpralableprovenantdu coeur de rseau. En particulier, cette ncessit s'applique aux terminaux mobiles, qui rencontrentdesconditionsvarieslorsd'unchangementdecelluleparexemple. D'aprsleprincipeduWidebandCodeMultipleAccess(WCDMA),selonlequeltous lesutilisateurspartagentlesmmesressources,ilestessentieldemaintenirunniveaufaible d'interfrenceradiotraverslesystme.Acettefin,lecontrledepuissancecontraintla puissancedetransmissionvers/provenantdechaqueutilisateurcertaineslimites:nontrop fort,pourprserverlacapacitdetraficdescellulesUMTS,etpastropbas,pourpermettrela transmissiond'erreursquidiminueledbitdisponible.

Deplus,lasurveillancedelaQoSestessentiellepourassurerquecellencessaireest applique mais pas dpasse. Le smoothing du flux et la congestion avoidance sont essentiels.Parexemple,letraficnontempsrel,faiblepriorit,peut trereportenfaveur desservicestempsrels,fortepriorit.LeRAC(Radio AdmissionControl),lagestionet l'allocation des ressources radio, et les fonctions de contrle de charge radio sont des dispositifsclspourletraitementdelaQoSdansl'UTRAN.

2.6 Contexte du rseau UMTS tout IPAvec la standardisation de l'UMTS dans le contexte du 3GPP, deux remarquables tendances ont merg eninfluant fortement les rseaux UMTS.Lapremire tendance est l'volutionversunearchitectureUMTStoutIPbasesurlaspcificationR00(Release2000) quiaremplaclestechnologiesenmodecircuitparunecommutationenmodepaquet.Cette spcificationagalementintroduitlesupportdesapplicationsmultimdiadanslecoeurdu rseauUMTS[7,11]. Eneffet,dansledomainedesrseauxmobiles,ilestprvuquelesystmeUMTS,dans sadeuximephase,voluedanssaglobalitversunearchitecturetyperseauxdenouvelle gnration(NGN: NextGenerationNetwork),tantsurleplandel'architecturephysiqueque pourlechoixdesprotocoles. Leprsentsouschapitresefocalisesurlesvolutionsauseinducoeurderseautout en passant en revue les diffrentes spcifications ou releases dfinies par les groupes deMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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normalisationle3GPPetl'ETSI.

2.6.1. UMTS Release 99LaRelease99estl'hritageduGSM/GPRS.L'architectureUMTStellequedcrite danslarelease99du3GPP(organismedenormalisationdel'UMTS)s'appuiesurunenouvelle interfaceradio,l'UTRA(UMTSTerrestrialRadioAccess),etunevolutiondescoeursde rseauGSMetGPRS(adaptationdesquipementsexistantsounouveauxquipements)pour grerlesfluxdesdomainescircuit(CS:Circuitswitched)etpaquet(PS:PacketSwitched) [13]. L'architectureUMTSR99propose:

Lesinterfacesdel'UTRAaveclecoeurderseausontbasssuruntransportATM (AAL2pourlavoixetAAL5pourlesdonnes). Letransportdanslecoeurderseaupeutensuitetreeffectuselonlechoixde l'oprateursoitenATMpourl'ensembledesflux,soitenATMpuisTDMpourles fluxcircuitetenIPpourlesfluxpaquet.Lasignalisationl'interfaceavecl'UTRA est transporte soit dans des circuits virtuels ATM, soit avec le protocole de transportdeSS7surIP. Lesappelsmultimdiasontsupports,maisdemaniretransparente:c'estpourdire que les appels multimdia ne sont pas considrs comme un mode de communication.Eneffet,lesmessagesdesignalisationmultimdiasont transports de manire transparente dans une connexion circuit ou dans un contexte PDP (ProtocolDataPacket):tunnelGTP( GatewayTunnelProtocol)entreSGSNet GGSN),cequivited'introduiredesfonctionsmultimdiadanslesquipements GSM et GPRS, limitant les impacts aux terminaux et l'ajout de serveurs multimdia(Gatekeepers).Lesprotocolesdecontrled'appelmultimdiaretenus sontH.323pourledomainepaquetetH.324Mpourledomainecircuit.

LaR99prparedoncl'volutionverslasolutioncibletoutIPenintroduisantdsle dbutdel'UMTSuntransportconvergentdesfluxvoixetdonnes.

2.6.2 UMTS Release 4 (R4)Alorsquelarelease99UMTSaprincipalementpourvocationdegrerunetransitionMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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douceavecleGSM/GPRS,larelease4anciennementdnommerelease2000del'UMTS proposeunearchitecturersolumentnovatriceafind'voluerversletoutIPmultimdia. Suiteauxdiscussionstechniques auseindu3GPPetafindeprendreencomptela maturit desproduits etsolutions nouvelles, lesvolutions del'UMTS prvues dans cette versiononttchelonnesdansletempsetrpartiessurdeuxversionssuccessivesR4etR5. Conformmentl'undesconceptsdebasedesfutursrseaux,laversionR4delanorme UMTS prvoit une volution optionnelle du domaine circuit, sous la forme d'une restructurationfonctionnelledesMSCpourintroduireunesparationdescouchestransport (MediaGateway)etcontrled'appel(MSCServer)[9,13].

2.6.3 UMTS Release 5 (R5)Larelease5quantelle,aintroduitunnouveaudomainedanslecoeurdurseau UMTS,l'IMS(IPMultimediaSubsystem),s'appuyantsurlesservicesdudomainepaquetpour fournirdesservicesdecommunicationconvergents(voixsurIP,donnes,multimdia)enIP natif.Ainsi,lescommunicationsmultimdianesontplussupportesdemaniretransparente contrairementlarelease99,maisdeviennentlemodedecommunicationcibledel'UMTS. Cen'estquepourdesraisonsdecompatibilitaveclesrseauxGSM/GPRSetUMTSetavec lesterminauxnonIPmultimdiaqueledomainecircuit(MSCserversetMGWassocis)est maintenu. Lechoixduprotocoledecontrled'appelpourlesappelsVoIPetmultimdiaafait l'objetdelonguesdiscussions,maisSIP(SessionInitiationProtocol)afinipars'imposerau 3GPPgrcesoncaractreIPnatifetsonapparentesimplicitcompareH323. Endfinitive,lecoeurderseauUMTSIPmultimdiautiliseleprotocoleSIPpour grer les sessions IP multimdia, et le protocole IP pour le transport du trafic et de la signalisationassocis.Ilsupportel'interfonctionnementaveclesrseauxvoixetdonnesIP fixesetmobilesexistants,ycomprisInternet[9,13].

2.6.4 UMTS Release 6 (R6)Larelease6introduitl'interfonctionnementdurseaucoeurUMTSavecleWLAN (Wireless Local Area Networks) et l'inter oprabilit avec d'autres technologies de rseau d'accssansfil.MmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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Eneffet,leWLAN,historiquementconupoursupporterdesservicesdedonnesIP, pourraitpermettregrcel'utilisationduprotocoleIPfdrateuretnotammentsesfonctions Mobile IP, de mettre en oeuvre un inter fonctionnement des services avec les rseaux GPRS,etultrieurementUMTS,quioffrentdesservicesidentiquesenmobilittendue[9].

2.6.5 UMTS Release 7Larelease7introduitquantelleleconceptAIPN AllIPNetwork .Eneffet,ce conceptprvoitl'intgrationdesrseauxd'accsunrseaucoeurtoutIP. Elle permet aussi d'offrir un ensemble de services indpendamment des rseaux d'accs.Larelease7aparailleursintroduitleNDS(NetworkDomainSecurity)qui,associ auxprotocolesdemobilit,permetauxutilisateursd'effectuerunemobilittransparenteet scurise[9].

2.7 Les apports techniques de l'UMTS tout IPDans ses spcifications, le 3GPP a dfini les releases 4et 5 qui proposent que la technologieIPpuissetreunealternativeATM.Pourcela,traverscesreleases,iladfini unenouvellearchitectureducoeurderseauUMTStoutIPenintroduisantlesoussystmeIP multimdia(IMS)etdenouveauxlmentstelsqueleserveurMSC,lemdiaGateway(MG), le CSCF (Call State Control Function), le signalling gateway (SG), le MGCF (Media Gateway Controller Function) et le HSS (Home Subscriber Server) dont les principales fonctionsserontvuesendtaildanslasuitedecettepartie.Ainsi,larelease5del'UMTSa dfiniunearchitecturedurseaucoeurdiviseentroisdomainescommel'indiquelafigure2.4 [7,9,13].

2.7.1 Le domaine paquet Le domainepaquetoupacketswitched(PS)estunevolutionduGPRS.IloffrelessupportspourlesapplicationsbasesIP.

2.7.2 Le domaine circuitEncoreappelcircuitswitched(CS),ilestl'volutionduGSMnotammentduNSS( NetworkSubsystem).Iloffrelessupportsdesservicescircuit(parexemplelavoix).


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2.7.3 Le sous-systme multimdia (IMS)L'IMSestuneinnovationdanslarelease5del'UMTS.Ilapourfonctionsprincipales:

Fournirlesservicesenmodecircuitclassique(laVoIP)ainsiquelesapplications multimdia. IlutiliseleprotocoleSIP(SessionInitiationProtocole)danslecoeurdurseau pourl'tablissement,lemaintienetlaterminaisondessessions(voix/multimdia)et commeprotocoledecontrled'appel.

Figure2.4:LesoussystmeIPmultimdia(IMS) La dfinition del'IMSpermet d'introduire denouveauxlments danslecoeur du rseauUMTS[6,7].Ceslmentssont:

LeMSCServer:ilcontrleetgretouslesappelsprovenantduterminalmobileenmodecircuit.IlinteragitavecleMGCF(MediaGatewayControllerFunction) en vue d'effectuer le contrle des appels. La release 4 a dfini une double fonctionnalitdansleMSC:lagestiondesappelsetdesservicesestmaintenuedans leMSCServer(MSCS)etleMSCTransport(MSCT)permetletransportdes paquetsviadesrouteursIP(MG:MediaGateway).

Les Media Gateway (MG): Ils jouent un rle trs important. Ils assurent non seulement l'acheminement du trafic, mais aussi l'inter fonctionnement avec lesMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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rseauxexternesetaveclesdiversrseauxd'accsenralisantlaconversion,le codageetlamiseenpaquetsdufluxmdiareuduRTCetviceversa(conversion dutraficTDM/IP).Ilsassurentaussilatransmission,suivantlesinstructionsdu MdiaGatewayControllerdesfluxmdiareusdepartetd'autreetlaconversion delasignalisationassocie(entitfonctionnelleSignallingGateway).

LeSignallingGateway(SG): lafonctionSignallingGatewayestdeconvertirla signalisationchangeentrelerseauUMTSetlerseauexterneinterconnect selonunformatcomprhensibleparlesquipementschargsdelatraiter,maissans l'interprter(cerletantdvoluaumdiagatewaycontroller).Notamment,elle assurel'adaptationdelasignalisationparrapportauprotocoledetransportutilis (exemple:adaptationTDM/IP).IlestimportantdenoterqueleMGetleSGsont aussidesentitsfonctionnellesspares,cependantellessontsouventimplmentes physiquementdanslemmequipement. LeCSCF (Call StateControl Function): c'estun serveur SIP dans les futurs rseaux.Ileffectuelecontrled'appelmultimdiaenmodepaquet(entreMGet SGSN)etenmodecircuit(entredeuxMG),etdialogueavecleMGCFl'aidede SIP. LeMGCF(MediaGatewayControllerFunction):ilassurelecontrledesmdia gatewaysquiluisontrattachs;avecleprotocoleH.248ilfaitlatranslationdeSIP utilisdansledomainemultimdiadel'UMTSetlasignalisationISUPduPSTN. LeHSS(HomeSubscriberServer): c'estunevolutiondelabasededonnes HLR(HomeLocationRegistration)pourincorporerlagestionduprofildeservices IP multimdia de l'utilisateur (fonction serveur UMS:User Mobility Server). En termedegestiondelamobilit,leHSSUMTSestchargdelamisejourduprofil utilisateur,etpeutintgreroucoopreravecdesentitsstandardsdanslemondeIP, comme un serveur distant d'authentification et d'autorisation (RADIUS) ou un serveur grant la rsolution d'adresse et l'allocation dynamique d'adresse IP (fonctionsDNSetDHCP).

2.8 Les avantages de la technologie IPDans les spcifications du 3GPP, la release 5 propose comme nous l'avons vu prcdemment,unearchitecturedurseaucoeurtoutIP.LesraisonsdudploiementdecetteMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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technologieaujourd'huidanslecoeurdurseauUMTSsontmultiples,maisnousallonsnous limiterauxprincipales. a)LaplupartdesapplicationsdveloppessontbasesIP(voix,vido,audio...). b) Ilestprfrabled'utiliserunprotocole djnormalispourviterdenouveaux travaux. c) IPestunetechnologieouverte,flexibleetextensible.Autrementdit,ilest faciledployer(laplupartdesrouteursdanslesrseauxactuelssontIP),moins coteux et on peut lui adjoindre d'autres protocoles pour faire de la qualit de service(INTSERV,DIFFSERV,MPLS). d) L'IETF (Internet Engineering Task Force) a propos plusieurs services et mcanismespourraliserunecertainequalitdeservice(QoS:QualityOfService) avecIP.Onsignaledeuxgrandestendances: Le modle de services intgrs avec le protocole de rservation RSVP (ResourceReServationProtocol)estcaractrisparunerservationderessources. Pourlesapplicationstempsrel,l'applicationdoittabliruncheminetrserverdes ressources. Trois classes de service sont proposes: Service garanti pour les applications temps rel, service dbit contrl pour les applications qui demandentunegarantiemaisnontempsreletservicebesteffort.

Le modle de services diffrencis o les paquets sont marqus pour les diffrencierauseindurseau.Aucunerservationn'estdemande.Troisclassesde servicesontproposesparcemodle:leservicepremiumpourlesapplications demandant un dlai et une gigue le service assur pour les applications demandant une meilleure fiabilit que le best effort le service olympic qui contienttroisniveauxdeprioritolebesteffortalaplusbassepriorit.

e)Destudesdeperformanceralisesdanslerseaud'accsUMTS(UTRAN) ont montr qu'avec IP , on peut faire du multiplexage statistique qui est un mode de supressiondesilence;c'estdireonprofitedutempsdesilencepourmettrelavoix. Lesrsultatsmontrentlescompromisentrelesperformances,notamment l'utilisation delabande passanteetledlai,permettantdedterminerlesvaleursoptimalesde latailledupaquetIPetdutimer,toutensatisfaisantlabornesurledlaipourune MmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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liaisondecapacitdtermine[14]. f)AvecIP(Ipv4),onenvisageuneconvergencefixemobileetunemigrationen douce versIpv6.

2.9 Conclusion du chapitreDecequiprcde,ilressortquelarelease4etlarelease5dfiniesparle3GPPont conduitlaconvergencedurseaucoeurversletoutIPgrcel'introductiondenouveaux lments tels quelesous systmemultimdia (IMS),desserveurs(CSCF,MGCF)etdes mdia gateways (MG) dans l'architecture du coeur de rseau UMTS. Par ailleurs, ces spcificationsontpermisdejeterlesbasesd'unenouvellearchitecturede rseauappelenouvellegnrationdesrseaux(NGN:Next GenerationNetworks)quin'est riend'autrequelaconvergencedesdiffrentsrseauxd'accs(WLAN,xDSL,Ethernetetc.) versunrseaucoeuretdontleprotocolefdrateurestIP. Eneffet,danslenouveaucoeurdurseauUMTStoutIP,leprotocoleproposcomme standard parl'IETF pourlecontrled'appelestSIP(SessionInitiationProtocol);car SIP [RFC2543]estunprotocoledesignalisationpourl'tablissementd'appeletdeconfrence tempsrelsurdesrseauxIP.IlestapparurapidementcommeunealternativeH.323.

Chapitre 3 3. ETUDE DU CONCEPT VHE Virtual Home Environment 3.1 Introduction du chapitreMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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Del'tudefaiteauchapitreprcdent,ilressortaitclairementqueladfinitiondela release4(R4)etdelarelease5(R5)ayantintroduitlesoussystmeIMS(IP Multimdia Subsystem) dans le coeur d'y rseau UMTS, ont conduit la dfinition d'une nouvelle architecturedel'UMTSquiestcellebasesurunrseaucoeurtoutIP.Enoutre,ilestressorti aussidecettetudequecettenouvellestandardisationjettelesbasesd'unnouveautypede rseauxdenouvellegnrationappelNGN(NextGenerationNetworks)quin'estriend'autre qu'unenouvellevisiondesrseauxetservices. Ainsi,avecl'apparitiondesnouveauxrseauxd'accs,l'htrognitdesterminaux communicants(tlphonemobile,GPRS/UMTS,PDA...)adaptablesetportables,lagrande mobilitdesutilisateursd'unepart,etlaconvergencedesrseauxd'accsversunrseaucoeur toutIPcommelemontrelafigure3.1d'autrepart,ilestncessairededployerdenouvelles architecturesdesplatesformesdeservicesquiferontlelienentrelesfournisseursdeservices etlesutilisateursmobilesconnectsaurseau. Ces architectures doivent tre utilisables dans des contextes trs divers et doivent rpondreauxdiffrentsbesoinslislanaturedesenvironnementsmobilesetauxspcificits del'applicationdefournituredeservices.C'estpourquoi,cesdiffrentsrseauxinterconnects viadesinterfacesstandardises(OSA/PARLAY,MExE,WebServices...),doiventoffrirde maniretransparenteetavecunecertainequalit,desservicesadaptablesauxutilisateursdans leurmobilit:d'oleconceptVHE(VirtualHomeEnvironment). Danscechapitre,nousallonsaxernotretudedansunpremiertempssurleconcept VHE.Danscettepremirepartie,nousprsenteronslaphilosophieduVHEtoutenabordant aussi certains concepts lis cette philosophie. Ensuite, dans la seconde partie, nous aborderonslesplatesformesunifiesdesservicesetlesinterfacesouvertesquenousavons citescihaut.Enfin,ladernirepartiedecechapitreseraconsacrel'tudedestechnologies nouvellesdontMExEetSIMToolkitApplication(SAT)quiserventlaralisationetla miseenplaceduconceptVHE.


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Figure3.1.Convergencebeyond3g

3.2 Le Concept VHE3.2.1 Dfinition du concept VHEPlusieursdfinitionsduVHEonttdonnespardiffrentsgroupesdestandardisation, maislednominateurcommunc'estlafournituredesservicespersonnalissetportables[4]. En effet, le VHE ou l'environnement de service personnalis est un concept d'environnement de service personnalis qui a t dfini par le 3GPP dans le cadre de normalisation de l'UMTS. Il dfinit un systme qui permet des utilisateurs nomades d'accderetd'utiliser,d'unemanirepersonnalise,unensembledeservicesquelsquesoient le rseau d'accs et le terminal utilis (dans les limites et les capacits du rseau et du terminal) etaveclesmmesparamtresdepersonnalisation.Autrementdit,leVHEsupporte l'ided'uneuniversalitduservicequis'adapted'unepartauxparamtresdepersonnalisation del'utilisateur,etd'autrepartsonterminaletsonrseaud'accs[3,4,9,15].


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Figure3.2.ConceptduVHE LeVHEcomprend:

La personnalisationdesservices pourdesutilisateursdeprofils(prfrencesetdes besoins)diffrents. La portabilit del'environnementpersonnalis deservices (PSE) travers divers rseaux d'accs (fixe, mobile, IP) et sur des terminaux de natures et de capacits diffrentes.

Danssonprincipe,lemodleVHEn'ariendespcifiqueauxrseauxmobiles.Doncil pourrait tre aisment transpos au domaine des rseaux fixes, domaine qui est d'ailleurs inclus dans le champ d'application de VHE hormis les outils CAMEL (Customized Applications for Mobile Network Enhanced Logic) et MExE (Mobile Station Application ExecutionEnvironment)quisontspcifiquesmobile[13]. LeVHEpermetunutilisateurdesevoiroffrirunenvironnementdeservicessurun sitevisitidentiqueceluiauquelilasouscritdanssonabonnementavecsonrseaunominal. Cet environnement peut s'appliquer sonenvironnement rel, que ce soit chez lui ou au bureau.Sursonterminalmobileounon,ildisposedoncdummeenvironnement. Lesinformationsindividuellesdel'utilisateurquidterminentcommentles services personnaliss sont fournis et prsents, sont contenus dans un environnement de service personnalis prsent sous forme de profils de l'utilisateur. Chaque profil consiste en unMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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ensemble d'informations lies aux interfaces graphiques de l'utilisateur et ses services. Puisque les utilisateurs peuventavoirplusieurs rles pourdiffrents besoinsetdiffrentes situations(treautravail,lamaisonoudanslavoiture),unmmeutilisateurpeutavoir plusieursprofils. DansVHE,lesprofilsdel'utilisateursontfournisetcontrlsparsonrseaunominal quipeutavoirdescontratsd'accordavecdesfournisseursdeservicesvaleurajoute.Enplus desservicesoffertsparlerseaunominal,l'utilisateurpeututiliserd'autresservicesfournispar desfournisseursdeservicesauseindesrseauxvisits(autresquesonrseaunominal). L'environnement nominalHE(HomeEnvironment) commelemontrelafigure3.3, gretouslesservicesquisontaccessiblesdanslerseaunominal.L'environnementnominala un accs aux profils de l'utilisateur pour adapter tous les services aux prfrences de l'utilisateur.LeVHEexportelesservicesdel'environnementnominaletadaptelesservices auxcapacitsdurseauvisitetduterminalutilis[2,4].

Figure3.3.LeVHEetl'environnementnominal

3.2.2 Quelques concepts lis au VHE3.2.2.1 La mobilit Leconceptdemobilitdanslesfutursrseauxdecommunicationrenvoielamobilit globalequiregroupelamobilitpersonnelle,lamobilitduterminaletlamobilitdeservices. a) La mobilit personnelle ou de l'utilisateur


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Ellecorrespondlacapacitdel'utilisateurd'accderdesservicespersonnaliss partirden'importequelterminalfixeoumobiledisponibleetlacapacitdurseaudefournir ces services selon les prfrences de l'utilisateur. La mobilit personnelle permet un utilisateurd'utilisersesservicespersonnalissindpendammentduterminalutilisetce,dans n'importequelrseaud'accs.Elleestlielagestiondelalocalisationdel'utilisateuretla gestiondelaportabilitdesservices. b) La mobilit du terminal Correspondl'aptitudeduterminalaccderauxservicesquelsquesoientl'endroito ilsetrouveetlavitessedesondplacement.Lamobilitduterminalpermetunterminal mobiledechangersonpointd'attachementaurseausansperdrelaconnexionencours.

c) La mobilit des services Aussi appele portabilit de services, elle fait rfrence la capacit du rseau fournirlesservicessouscritsl'endroitosetrouventleterminaletl'utilisateur.Lesservices exactsquel'utilisateurpeutdemandersursonterminaldpendentdespropritsduterminal (quel'onappellelescapacitsduterminal)etdurseauquisertceterminal. 3.2.2.2 Environnement mobile Unenvironnementmobileounomadedsignetoutenvironnementfaisantrfrence lamobilitdel'utilisateuret/oulamobilitduterminal.C'estunsystmecomposdesites mobilesquipermetl'utilisateurd'accderl'informationindpendammentdesaposition physique. Unenvironnementmobilepeuttrevucommeuneintgrationdeterminaux portables etd'unrseausansfil,oud'unecombinaisondeterminauxportablesetd'unrseaufixe(ola connexionestfilairemaisnonstatique).Danslesdeuxcas,laconnexionesttemporaireavec possibilitdedconnexion. 3.2.2.3 Personnalisation des services Lapersonnalisationdesservicesoffreauxutilisateurslemoyendedfiniretmodifier lamaniredontlesservicesleurssontlivrsafindesatisfaireleursbesoins.MmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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Lapersonnalisationestundeslmentsclsd'unsystmedefournituredeservices pourlesfutursrseaux.Untelsystmedoitoffrirl'utilisateurunenvironnementdetravail personnalis construit sur la base de la notion de profils. En essence, un profil est une reprsentationstructuredesbesoinsdel'utilisateur.Ilcomprendunensembledeparamtres quel'utilisateurauraspcifissousformedeprfrencessoitdanssoncontratdesouscription soitaucoursdesonutilisationdusystme.L'utilisateurdoitpouvoir:

Crerunnombrequelconquedeprofils. Modifiersesprofils. Slectionnerleprofilqu'ilveutappliquersonenvironnementdetravailetquel'on appelleprofilactif.Unprofilestditactifsil'environnementcourantdel'utilisateur respectelesprfrencescontenuesdansceprofil.

3.2.2.4 Adaptabilit

Nousallonsreprendrel'analyseconceptuelledelanotiond'adaptabilitfaitedans[2].Qu'estcequel'adaptabilit? Lestermesadapteretadaptabilitpeuventtredfinisdelafaonsuivante:

Adapter:c'estrendreapteassurerdesfonctionsdansdesconditionsparticulires ounouvelles. Adaptabilit:c'estlaqualitdecequipeuttreadapt,decequipeuts'adapter.

On appelle adaptation, ou adaptabilit d'un systme, un changement dans le systmepourprendreencompteunchangementdansl'environnementdusystme. L'adaptation d'un systme logiciel (S) est cause par un changement (E) d'un environnementinitial(E)unnouvelenvironnement(E'),etproduitunnouveausystme(S') qui satisfait les besoins de l'environnement (E'). L'adaptation peut tre vue comme une fonction: ExE'xSS',ousatisfait(S',besoin(E')) Un systme est adaptable ou adaptatif si l'on peut trouver une fonctionMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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d'adaptation. L'adaptationimpliquetroistches:

Capacitd'identifierleschangements(E). Capacitdedterminerleschangements(S) effectuersurlesystme(S)selon leschangements(E). Capacitderaliserleschangements(S) afindeproduirelenouveausystme(S').

Cestchespeuventtreexprimessousformedefonctionscommesuit: IdentChangEnvironment:E'EE IdentChangSystem: ExSS ChangSystem:S xSS',osatisfait(S',besoin(E')) La fonction satisfait implique deux tches: la validation et la vrification qui confirmentquelesystme(S')satisfaitrellementlesbesoinsdel'environnementchang(E').

3.3 Les plates-formes unifies de services et interfaces ouvertesL'ETSIaprsentlesrseauxdenouvellegnrationcommeunconceptpermettantde dfiniretdployerdesrseauxvolutifsetfavorisantpourlesfournisseursdeservicesetles oprateurslacrationetlagestiondeservicesinnovants. Ils reposent sur une architecture en couches indpendantes (transport, contrle, services)d'aprslafigure3.4communiquantviadesinterfacesouvertesetnormalises.Les servicesdoiventtrevolutifsetaccessiblesindpendammentdurseaud'accsutilis[13].


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Figure3.4:Principegnrald'architectured'unrseaufutur Lanouvellegnrationdesrseauxseraunsystmeoffrantdesservicesmultimdiaen s'appuyantsurunsupportmutualisetcaractrisparplusieurslmentsessentiels[13]:

Un coeurderseauunique et mutualis pourlesdiffrentstypesd'accsetde services. Une architecture de coeur de rseau en trois couches: transport, contrle et services. Unevolutiondutransportenmodepaquetavecuneconvergencecourtterme versIP. Des interfaces ouvertes et normalises entre chaque couche, et notamment au niveaudescouchescontrleetservicesafindepermettrelaralisationdeservices indpendantsdurseau. Le support d'applications multiples, multimdia, temps rel, en mobilit totale, adaptablesl'utilisateuretauxcapacitsdesrseauxd'accsetdesterminaux.


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3.3.1 Les interfaces standardisesL'apparition des rseaux d'accs, tels que l'UMTS, le GPRS, l'xDSL, le WLAN, L'Ethernetlonguedistanceetc.,etlamultiplicationdesterminauxcommunicants(tlphone mobileGPRS/UMTS,PDA,...)ainsique laconvergencedescoeursderseaux,poussent unetransformationdel'architecturedesplatesformesdeservices.Cettenouvellearchitecture doit offrir lapossibilit auxclients d'accder auxservices, quelsquesoientlanature des terminauxetletypedeprotocoleutilisetauxplatesformesdeservices,viaunrseaude transportunifi,enmodepaquet.Leservicerendudoittreadaptauxbesoinsetauxmoyens desclients. Cette ncessit d'offrir des services multirseaux et multiterminaux a conduit l'mergencededeuxmodlesprincipauxetcomplmentaires:

Une architecture centre sur le softswitch, base sur l'interface de services normalise du modle OSA/PARLAY. Ce modle est plutt adapt pour des servicesdetype''tlcoms''[13]. UnmodleorientWebServices,bassurdestechnologies etdesprotocoles issus du monde Internet (XML, SOAP) avec une architecture distribue plus adaptelafournituredeservicesenmodetransparentsurIP,avecunecoopration forteduterminal[13].

3.3.1.1 Le modle OSA/PARLAYa) Le groupe 3GPP/OSA Le3GPP(ThirdGenerationPartnershipProject)estlefruitd'unecollaborationde plusieurs organismes de standardisation ainsi que la plupart des constructeurs ayant pour objectif dedfinirunensembledespcifications techniques pourlessystmes mobiles de troisime gnration. En particulier, le 3GPP demande la dfinition d'une architecture permettantd'offrirleconceptVHE;ilaidentifilemodleOSA(OpenServiceAccess)comme undesoutilsncessaireslamiseenplaceduconceptVHE. b) Le groupe PARLAY LegroupeParlayquantlui,estunforumouvertayantpourobjectifdedfinirles spcifications d'une API (Application Progamming Interface) pour le modle OSA. CetteMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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interfacedoitpermettreauxdiffrentsacteurs,oprateurs,programmeursetfournisseursde services,dedvelopperdesapplicationsmultitechnologiesetmultirseaux:c'estlelienentre lesservicesetlesrseaux.L'APIpermetdesupporterlesservicesd'unetiercepartie(ASP),en dfinissantuneinfrastructuregrantleschangesscurissentreclientsetserveurs. Le 3GPP travaille actuellement avec le groupe Parlay en vue d'aligner les deux standards.D'oletermeOSA/PARLAYestalorsutilispourdsignerlefruitdecetravail. LemodleOSA/PARLAYproposeuneinterfacestandardised'aprslafigure3.5, pourlesapplicationsenvued'utiliserlescapacitsdurseausansavoirbesoindeconnatreles technologiesutilises.Cetteinterfaceapourobjectifdecacherlacomplexitdurseau,deses protocolesainsiquedesesimplmentationsspcifiquesauxplatesformesdeservices[8,13].

Figure3.5:Rledel'interfaceOSA 3.3.1.2 Architecture du modle OSA/PARLAY LaspcificationOSA/PARLAYdfinitunearchitecturepermettantauxapplicationsde services d'utiliser les ressources du rseau telles que le contrle d'appel, la gestion deMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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confrence,lesinformationsdelocalisation. Concrtement,l'interfacestandardiseOSA/PARLAY: est le lien des platesformes de services avec la couche contrle pour la signalisation (et avec la couche transport pour le trafic) et facilite l'accs au rseaupourlesapplicationsdeservices(cf.fig3.4)[13].

offredesoutilsncessairesaubonfonctionnementdesservices,telsquelagestion de la scurit (authentification, autorisation), des utilisateurs (profil, tat) et le contrled'appel[13].

LapasserelleOSA/Parlaysecomposedediffrentesfonctionscommel'indiquela figure3.6[8,13].

Figure3.6:Dtaildel'interfaceOSA/Parlay a) Le Framework: responsable du contrle d'accs aux services et de la gestion des ressourcesattribuescesservices.Ilestindispensableaubonfonctionnementdesservices carilgre: lesfonctionsd'authentificationdesapplicationspouraccderaurseau. lesfonctions d'autorisation pourlesapplicationsutilisercertainsSCF(Service Capability Features) et donnes clients, et, pour les clients, utiliser une application(vrificationd'inscription). les fonctions de dcouverte des SCF, permettant aux applications d'obtenir des informationssurlesSCFaccessibles.MmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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lagestiond'tablissementdeservicespourlesapplicationsquidoiventaccepteren lignelecontratd'offredeservices. lagestiondel'intgritdesservices:gestiondelaqualitduservicerendu. lagestiondel'enregistrementdesSCF. b)LesSCSouServiceCapabilityServers:quifournissentl'interfaceverslesapplications. ChaqueSCSestvuparlesapplicationscommeunouplusieursSCF.

c)LesSCFouServiceCapabilityFeatures: qui adaptentlesservicesauxcapacitsdu rseauaccessibleparl'APIOSA/Parlay.LesSCFsontl'interfaceentrelesservicesetlerseau etdonclesutilisateurs. LesfonctionnalitsdesSCFsontdoncfocalisessurlagestiondesutilisateursetdes sessionsd'accsauxservices.LesSCFactuellementdfiniesetimplmentessont:

L'interaction avec l'utilisateur pour obtenir des informations sur celuici, lui transmettredesmessagescritsouvocaux. Lalocalisationetlescaractristiquesdel'utilisateurfinal. Letraitementdescaractristiquesduterminalutilis. Lecontrledessessionsavecl'utilisateur. Lagestiondel'accslamessagerie. Lagestiondelaqualitdeservice. Lagestiondescomptesclients.

3.3.1.3 Le modle Web Services LemodleWebServicesconstitueunearchitecturealternativeaumodleOSA/Parlay. AlorsquelemodleOSA/Parlayestorientversl'architecturecentresoftswitches,unautre modle de fourniture de services pour les futurs rseaux apparat. Celuici, bas sur une architectureetdesprotocolesorientsWeb,dfinitunmodlebeaucoupplusdistribu:cesont lesWebServices[2,13]. Un Web Service par dfinition, est une interface ouverte qui dcrit un ensemble d'oprationsquisontaccessiblesdanslerseauenutilisantunformatstandarddemessages XML ExtensibleMarkup Language.Ladescriptionduwebservicedfinitl'ensembledes interactionsavecleservice,incluantleformatdesmessages,lesprotocolesdetransportetdeMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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localisation.Cetteinterfacepermetd'implmenterlesservicesindpendammentdesplates formeslogiciellesetmatriellessurlesquellesilssontinstallsetdeslangagesdanslesquels ilsonttcrits[2,13]. L'accs ces web services peut s'effectuer directement dans une simple session client/serveur,cependantilsemblequel'ons'orienteversunaccsauxservicestraversdes portails quiserontchargsdesfonctionsd'authentificationdesclients,desrecensementsdes servicesetdefacturationdeservices. Pouroffrirunerelleinteractionentreprogrammes,leswebservicessontbasssurdes standards existants ou mergents, tels que HTTP, XML, SOAP Simple Object Access Protocol,WSDLWebServicesDescriptionLanguageetUDDIUniversalDescription DiscoveryandIntegration. CemodledefournituredeservicesestfortementassociauprotocoleSIP.Eneffet,il estindispensable,pouraccderauxwebservices,d'tablirunesessionclient/serveur:c'estle rleduprotocoledecommanded'appel,SIP.LesWebServicesreposentsurdesprotocoles quiformentlacouched'adaptationpourlafournituredesservices.Ils'agitdesprotocoles utilisantleformatXML[2,13]:

SOAP ou Simple Object Access Protocol: c'est un protocole pour l'change d'informationsdansunenvironnementdcentralisetdistribucommeInternetpar exemple.IldfinitlastructuredumessageXMLutilisparlesserviceswebpour dialoguerentreeuxetautomatisercedialogue.Enfin,SOAPreposesurl'utilisation combinedeXMLpourlastructurationdesrequtesetdesrponsesetdeHTTP commemcanismed'invocationdemthodes. WSDL ou Web Services Description Language: qui est un format de descriptiondescomposants(c'estdiredesserviceseuxmmes)invocablesparle biaisdemessagesXMLauformatSOAP.Ilpermetdereconnatrelesschmas XMLutilissetd'tabliruneconnexionentreleclientetlefournisseur. UDDIouUniversalDescriptionDiscoveryandIntegration: quis'appuielui mmesurdesservicesWebpourproposerunannuairemondiald'entreprises.Il fournit ainsi un outil pour communiquer tout type de coordonnes (adresse gographique,numrodetlphone,fax,adressedesite,etc.).

3.3.2 Comparaison des modles OSA/PARLAY et Web ServicesMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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LesdeuxmodlesOSA/ParlayetWebServicesontunmmeobjectif:permettreun accs personnalis aux services multimdia adapts au terminal utilis. Pour cela, il est ncessaire d'utiliser une couche d'adaptation permettant de grer l'interface entre les applicationsfournissantlesservicesetlesressourcesrseaux:c'estl'interfaceAPIOSA/Palay pourlemodleOSAetunesuitedeprotocoles(SOAP,WSDL,etUDDI)pourleswebservices [2,13]. Cependant,cesdeuxmodlesdeservicesdiffrentdansleursarchitectures[13]:

LemodleOSA/Parlayestorientversunearchitecturebasesurunsoftswitch, qui,tantlenoeudcentraldelacouchecontrle,estlepassageobligatoirepour accderauxservices,vial'interfaceOSA.LemodleOSA/Parlayprconisparle 3GPP, a fdr un grand nombre de constructeurs et d'oprateurs tlcoms. Il sembledoncpluttadaptauxservicesfortementdpendantsdefonctionsdela couchecontrledurseau(exemple:demanded'informationsurlalocalisation,ou surlescaractristiquesduterminal...). Eneffet,l'approcheOSA/Parlaypermetl'volutiondesrseauxtlcomsactuelset estincontournablepourlesacteurstlcomstablisvoluantverslesfutursrseaux mobiles. Mais le succs du modle OSA/Parlay se confirmera (ou s'infirmera) vraimentavecl'essordesrseauxetservicesUMTS.

LemodleWebservicesprconisparleW3C(WorldWideWebConsortium)est, commesonnoml'indique,bassurdestechnologiesWebdontl'architectureest distribue.Ilest,poursapart,avancetdjmisenoeuvreparlesacteursvenant dumondeInternetetInformatique.C'estuneapprochebasesurlestechnologieset desprotocoles(XML,SOAP)issusdumondeInternet. L'approche des Web Services est moins complexe implmenter et donc plus accessibledesfournisseursdeservicestiersquel'interfaceOSA/Parlay.Elleest, plutt adapte aux services relativement transparents au rseau (exemple: communicationuniverselleentreterminaletserveur,ouentreterminaux,ouentre serveurs,unefoislaconnexionrseautablieentrelesdeuxentits).

Enrsum,cesdeuxmodles nesontpasconcurrents maiscomplmentaires. Pour notrecasprcis,nousnousintressonsbeaucoupplusaumodleOSA/Parlaycarildevrait avoirvocationsedvelopperavecl'essordesrseauxetservicesUMTS.MmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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3.4 Les technologies MExE et SIM Application TOOLKIT (SAT)L'volutiondesterminauxfixesoumobilesn'estpasneutredanslecontextedesfuturs rseauxmobiles.Eneffet,lesrseauxetservicesdenouvellegnrationnepourrontprendre formequ'traversladisponibilitetl'adoptioneffectivedenouvellesfamillesdeterminaux capablesdelessupporteretdelesrendreattractifs.Cesterminauxdoiventncessairement:

S'adapter au support des nouveaux services spcifis par les oprateurs et fournisseursdeservices.Enretour,lesplatesformesdeservicesdevrontensuite tre en mesure de grer cette diversit des terminaux et assurer la compatibilit/l'adaptationdesservicesauterminal. Intgrer les volutions des protocoles de contrle d'appel des coeurs de futurs rseaux.Pourcel,lesterminauxmobilesdenouvellegnrationmettrontenjeuun ensembleconsidrabledetechnologiesnouvellesdont:MExEetSIMToolkit.

3.4.1 Le MExE MExE(MobileStationApplicationExecutionEnvironment)estunespcification

techniquemanantdu3GPPquiapourbutdedcrireunenvironnementapplicatifstandardis pourlesterminauxmobilesdetroisimegnration(3G).Iloffreauxterminauxlapossibilit de ngocier leurs capacits avec les fournisseurs de services MExE, permettant ainsi aux applications d'tre dveloppes indpendamment des platesformes des services et d'tre adaptesauxcapacitsdesterminaux.

MExEinclutunensembledetechnologiesdontJAVAetleprotocoleWAP(Wireless ApplicationProtocol),etspcifieuncadregrantlesaspectssuivants:

Gestiondesprofilsdesutilisateursmultiples. Adaptationducontenuauterminaletprocessusdengociationentrelerseauetle terminal. Contrled'accsauxapplicationsdisponiblessurlerseau.


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MExE,commeledcritlafigure3.7,ahritdeJAVAlanotiondeclassesettrois d'entreellesonttdfinies[7,13].

Figure3.7:LestroisclassesspcifiesparMExE

Personal Java est l'environnement applicatif standard optimis pour les quipementsaccdantl'Internetetdestinsaugrandpublic. JavaPhone estuneextensiondelaplateformePersonalJavaquiinclutlesAPI grant la tlphonie, la messagerie. Personal Java peut s'implmenter sur un ensembledeterminaux:mdiaphone,smartphone,PDAcommunicant... Java2MEMicroEditionCLDCConnectedLimitedDeviceConfigurationest unevolutiondelaplateformeJavadestinelamicroinformatiqueembarque. Elles'adresseauxappareilsdeconsommationcouranteetauxappareilsdetaille rduite.Elleinclutdesoutilspouvantgrerdiversprofilsetsessions.

Ensomme,lamiseenoeuvredelatechnologieMExEestindispensablepourgrerle conceptVHE,oumobilittendue(rseau,terminal,utilisateur),unconceptcldesrseauxet servicesmobilesdetroisimegnration.

3.4.2 SIM Application Toolkit (SAT) LatechnologieSIM(SubscriberIdentityModule)Applicationtoolkit(SAT)estbasesurJavaquiutiliselatopologieclientserveur.Elleatmiseaupointpourtreintgredansles cartesSIMdesterminauxGSM,d'osonnom.Ellepermetdesoprateursrseauxd'envoyerMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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desapplicationstraversdesmessagesSMS(ShortMessageService)pourmettrejourles cartesSIMdesutilisateursavecdesservicesnouveauxoumodifis.

SAToffrelapossibilitdemodifiercertainesinformationsembarques,detlchargerdes applications de taille raisonnable et de les excuter, de personnaliser le menu d'un tlphone...lessupportsdetransmissionutilisablessontvaris:SMS(leplusrpanduce jour),GPRS,messagesdesignalisationdebroadcastouUSSD(UnstructuredSupplementary ServicesData).Enfin,l'usagedeSIMApplicationToolkitn'interditpasl'usageparallled'une autretechnologie[2,7,13]. LesprincipauxavantagesdelatechnologieSATpeuventtrersumscommesuit[13]:

Latechnologieestmatureetatapprouvesurlesterminaux2G. Elle a t intgre commercialement dans les offres de la plupart des grands constructeursmobilesetoffredjdesservicestelslabanquedistanceoul'email. Elleestsupporteparunemajoritderseaux2Getserasupporteparl'ensemble desrseaux3G. EllepermetdelirelesinformationsdelacarteSIMquicontientdesinformations surl'usagerpermettantdeluifournirunservicepersonnalis. Elle permet de mettre en oeuvre des mcanismes d'authentification, de confidentialitetd'intgritdel'utilisateurquisontessentielstouteapplication commerciale(commercelectronique,applicationsbancaires). Elleatconstruiteens'inspirantdel'architectureclientserveurdanslebutde s'affranchirdeslimitationsduesauxressourcesduterminal.

Endfinitive,latechnologieSIMApplicationToolkit(SAT),djdisponibledanslesrseaux 2G GSM, est une opportunit de diffrenciation d'offres de services pour les oprateurs, et particulirement pour les nouveaux acteurs et les MVNO (Mobile Virtual NetworkOperator).

3.5 Conclusion du chapitre Decechapitre,ildcoulequeleVHE(VirtualHomeEnvironment)estunconceptd'environnement de service personnalis. En effet, grce ce concept, l'utilisateur pourra retrouversesservicesaveclammeergonomiequelsquesoientsalocalisationetlerseau visit, lui donnant ainsi la sensation de garder au cours de ses dplacements le mme environnement de communication que dans sa zone de service nominale (HE: Home Environment).Enplus,nousavonsremarquaucoursdecettetudequelaralisationduMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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conceptVHEn'estpossiblequegrceladfinitionparle3GPPdesinterfacesstandardises OSA/Parlayquiontpourrlespcifiquedefournirdesservicesauxutilisateursd'unepart,et d'autrepartdecacherceuxcilescomplexitsdurseau. Enfin,d'autrestechnologies commeleMExE(MobileStationApplication Execution Environment)etSIMApplicationTollkit(SAT)serventgalementlaralisationdu concept VHE. Danslechapitrequisuit,etquiconstitueladernirephasedenotretravail,nousallons aborderl'aspectqualitdeservice(QoS)liauconceptVHE;ensuitenousproposeronsune architecturequitientcompteduVHEetquioffriraitunequalitdeserviceauxutilisateurs dansdesconditionsdynamiquesdurseau.

Chapitre 4 4. QUALITE DE SERVICE ET ARCHITECTURE PROPOSEE POUR LE VHE 4.1 Introduction du chapitreL'objectifdecechapitreestdansunpremiertempsd'tudierl'aspectqualitdeservice pourleVHE,cardanslaproblmatiquedenotretravail,ilressortclairementqueleconcept VHEposeunnombred'exigencesauniveaudelafournituredelaqualitdeservice.Ainsi, cette tude vise l'intgration de la qualit de service dans ce concept. Ensuite, le second objectifconsiste,suitel'analyseliel'aspectqualitdeservicepourleVHE,dfinirune architecture deVHEquioffrirait unequalit deservice auxutilisateurs dans des rseaux UMTS tout IP et qui prendra en compte l'adaptabilit des services dans des conditions dynamiquesdurseau.

4.2 Qualit de service pour le concept VHEAvecl'augmentationdunombred'utilisateursmobilesetl'volutionrapidedesrseaux mobilessansfil,lesdemandesdesutilisateursentermedequalitdeservice(QoS)deviennentMmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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deplusenplusexigeantes.Danslapartiequisuit,nousallonsvoirlesaspectsd'unegestionde laQoSpourleconceptVHE.

4.2.1 Les aspects de gestion de la QoS pour le VHED'aprsladfinitiondel'UITduVHE,onfournitl'utilisateurlesmmesparamtres deservicequelquesoitlerseauutilis.Pourlesservicescentrssurdesseveursparexemple (vidoconfrence),laperformanceduserviceestdpendantedelaQoSofferteparlerseau. Dans ce contexte, il y'a trois options disponibles pour assurer l'utilisateur les mmes paramtresdeservice[4]: a)Permettreauservicedes'adapterauxconditionsdurseau. b)Permettreaurseaudes'adapterauxexigencesduservice. c)Faireuneapprochemixtequienglobel'adaptationduserviceetdurseau. LesfonctionnalitsmajeuresdelagestiondelaQoSrsidentessentiellementdansla qualitdeservicefourniel'utilisateur,langociationdelaQoSrequiseaveclefournisseur deserviceoul'oprateurdurseau,lanotificationdelaQoSdlivrepourleservice. Cependant, le concept VHE pose des exigences importantes pour la gestion de la qualitdeservicequinesontpasparfoisprisesencompteparlesOSA/ParlayetMExE. OSA/Parlay prsente une quantit limite d'information du rseau et en mme temps ne permetpasd'avoirunniveaurequisdecontrledelaQoS.

4.2.2 Les principes de gestion de la QoSDanscettepartie,nousallonsprsenterlesprincipesrequisd'unegestiondelaQoS toutenressortantleslimitesdesspcificationsOSA/ParlayetMExEencequiconcernela fournituredelaQoS[4].Cesprincipessont: 1) Lagestion delaQoS delapartdel'utilisateur dans chacundesrseauxbest effortsilerseaunefournitpasunegarantiedeQoSetlesrseauxsupportantles garantiesdeQoS. 2) Mapping des paramtres de service sur des paramtres de QoS qui sont spcifiquesaurseau.MmoiredeDEARseauxdeTlcommunications

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3) GestiondynamiquedelaQoSincluantlaQoS dynamique,lemonitoringetle contrle:Parexemple,leQoSmanagerdoittrecapablederpondreauxrequtes deQoSduservice,offrirdesgarantiesdeservice,etfairedumonitoringdurseau en vue de son accord (SLA: Service Level Agreement) avec l'utilisateur. Il est importantdesignalerquelagestiondynamiquedelaQoSn'estpassupportepar l'interfacestandardiseOSA/Parlay. 4) NgociationdynamiquedelaQoS:Parexemple,leQoSmanagerdoittrecapable derengocierlaQoSsicellecitombeendessousdelaplusbasseclassegarantie detraficdeQoS.Ilestimportantderappelerquelamodificationdynamiqued'une connexiondanslerseaun'estpassupporteparOSA/Parlay. 5) Allocationcohrentedelabandepassante: Parexemple,iln'estpasimportant d'assurerqueniledbittotalgaranti,niledbitmoyend'unservicesoitsuprieur auxcapacitsduterminaldel'utilisateur.Sicen'estpaslecas,leQoSmanagerdoit initier une requte au service pour rduire son dbit. Cette capacit n'est pas supporteparlegestionnaireMExEQoS. 6) Dclenchementdel'adaptationdeservice: Le QoSmanagerdoittrecapable d'envoyerdesnotificationsauservicequ'ilnepeutpassupporter,oupourlequelil nepeutgarantirunniveauspcifiquedeQoSenvuededclencherlemcanisme d'adaptationdeservice.

7) Gestion de priorit. Dans le cas o l'utilisateur accde simultanment deux services,etlasommetotaledelabandepassantedemandeesttrslevequeles capacits du terminal de l'utilisateur, alors le QoS manager se rfrera la prfrencedel'utilisateurpourdciderquelservicelaplushauteprioritenterme derservationdebandepassante.Ilestimportantdesignalericiquecettecapacit n'estpassupporteparlegestionnairedeMExEQoS. Ensomme, ilressort deces principes que certaines capacits telles quela gestion dynamiquedelaQoS,la ngociation dynamiquedelaQoS, l'allocation dynamiquede la bandepassanteetlagestiondeprioritdesservicesnesontpassupportesparOSA/Parlayet MExEentachantainsilafournituredelaqualitdeservicel'utilisateur.


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4.2.3 Analyse de la situation existanteDans la partie 4.2.2, nous avons pu ressortir les limites techniques que prsentent l'interfacestandardiseOSA/ParlayetlatechnologieMExEencequiconcernelafourniture d'une certaine QoS l'utilisateur. Dans ce qui suit, nous allons rsumer ces limites (voir tableau1cidessous),cequinouspermettradefaireunepropositiond'architecturequipuisse prendreencomptecesinsuffisances. TYPEDEQoS Gestiondynamique Ng

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