Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences...
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Planification de réseaux cellulaires
Chapitre 6
I. GénéralitéII. Allocation de fréquencesIII. Placement des émetteursIV. Méthodes globales
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
2
Planification
Réalisé par l’opérateurOptimisation en continueDonnées de bases Caractéristiques de l’environnement Caractéristiques de l'utilisateur Caractéristiques du systèmes
Objectif : minimiser le coût de l’infrastructure radio & réseau
Contraintes : QoS Qualité de l ’appel Taux de pertes Taux de blocage
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
3
Moyens
Modèles Trafic, propagation, mobilité
Logiciels Ingénierie cellulaire, allocation de
fréquencesValidation
Simulations, mesures, comportement du système
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
4
Schéma général de planification
Contraintesdu système
Prédiction decouverture etd’interférences Plan fréquences
Définition duréseau
Implantation du système
Ajustementdes paramètres
Densificationdu système
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
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Estimation du trafic
Durée moyenne d’un appelTaux d’arrivée des appelsTaux de pénétrationVariations
Temporelles Géographiques
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
6
Un exemple
Zone de 1500 habitants 0,02 Erlang Croissance +50 %/an Taux de pénétration 5% (pouvoir d ’achat)
Visiteurs 2000 (heures de pointes) 0,1 Erlang Croissance +20 %/an Taux de pénétration 8 %
Une route principale 0,2 Erlang Maximum 300 véhicules simultanément Taux de pénétration 4 % Croissance 5 %
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
7
Prédiction sur 5 ansHabitants Visiteurs Voiture
Pénétration 0,05 0,08 0,04Erlang 0,02 0,1 0,2Année TOTAL
1 1,50 16,00 2,40 19,902 2,25 19,20 2,52 23,973 3,38 23,04 2,65 29,064 5,06 27,65 2,78 35,495 7,59 33,18 2,92 43,69
Si l ’on désire un taux de blocage en année 1 de 1%29 canaux minimum, donc 4x8 Trames TDMA
En année 5, avec nos 32 canaux, on a un taux de blocage de 51% !!!! Le système s ’écroule en année 3
(taux de blocage supérieure à 5%)
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
8
Formule de calcul Erlang
http://mmc.et.tudelft.nl/~frits/Erlang.htm
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
9
Critères d’optimisation
Couverture Argument commercial
Demande Génère réellement des revenus
Évolution Robustesse a l’augmentation du trafic
Impact sur le taux de blocage Souplesse de modification
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10
Contraintes
Positionnement des émetteurs Légalités, accessibilité
Maintenance, approvisionnement en énergie, connexion au réseau fixe (au BSC pour GSM)
Rapport signal bruits Variables suivant les types de réseaux
Coûts de l’infrastructures Matériels, locations des sites, coût de
connexion au réseau fixe
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
11
Etat actuel
Outils existants Bases sur la couverture et sur les C/I Planet, Parcell, GRAND
Méthodes Reverses-ingineering
Changement avec l’UMTS Forward-ingineering Bases essentiellement sur la demande
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12
Schema general
Déploiement des stations
Analyses de la propagation
Gestion des frequences
Analyses de la charge
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Planification de réseau
Allocation de fréquences
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
14
Présentation du problème
Problématique générale Objectif : maximiser la réutilisation Contraintes : minimiser les interférences
Co-channel, Channel-adajcentOn parle du CIR = Carrier-to-Interference
ratio
Interférence provenant essentiellement des stations co-canal
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
15
Formule du CIR
dt
d4
d3
d2
d1
p1
p2
p3
p4
p
0Ndp
pdCIR
ii
t
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16
Évolution du CIR
0Ndp
pdCIR
ii
t
Zones Ideal 3Rural 3.5Urbain 4Indoor 4.5
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1 1.5 2 2.5 3
3
3.5
4
4.5
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17
Influencer le CIR
Augmenter la distance entre cellules co-canal Technique de séparation
Augmenter la puissance d’émission sur le perturbe le lien radio Techniques de contrôle de puissances
min
0
CIRNdp
pdCIR
ii
t
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Gestion des canauxFCA : fixed channel allocation
La région est divisée en cellules, chaque cellules recevant des canaux suivant un schéma de réutilisation
DCA : dynamic channel allocation Les canaux sont placés dans une file d ’attente
et attribués aux appels en fonction de la valeur des CIR
HCA : hybrid channel allocation Une partie fixe et une partie dynamique
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Planification
Allocation de canauxMETHODES FIXES
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20
Méthodes fixes
Une listes de canaux optimaux sont alloués a chaque cellule
Les allocations sont réalisées en respectant la distance de réutilisation
Le modèle le plus employé est le modèle hexagonal
Comment gérer le trafic non-uniforme !
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Pavage hexagonal
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22
Taille des cellulesZone à fort trafic
2 km x 2 km Trafic de 120 Erlangs Une station peut servir 20 Erlangs maximum Il faut 120/20=6 cellules Rayon des cellules
Zone à faible trafic 200 km x 200 km Trafic de 60 Erlangs Cellule de rayon max 30 km 15 cellules avec une capacité de 2 Erlangs
kmR 46,06
22
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Clusterisation
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24
Facteur de réutilisation
Facteur 1/NGéométrie hexagonale
6 cellules co-canal N=i2+ij+j2 1 2 3 4
1 3 7 13 212 7 12 19 283 13 19 27 374 21 28 37 48
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Cellules co-canal
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26
Motif à 12 cellules
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
27
Facteur de réutilisation co-canal
Modèle hexagonal Cellule de même taille
NR
DQ 3
6
)3()/(
0
nn N
i
RD
I
S
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28
Motif et rapport S/I
Un système (AMPS) Pour la voix S/I supérieur à 18 dB
Taille de la cellule (atténuation 4)
49.6103
2
18)6
)3(log(10
8.1
2
N
N
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29
Formule approximative
4444
4
4)()2/()2/()(2
DRDRDRDRD
R
I
S
Atténuation de 4 et N=7Première formule 73,5 18,6 dBDeuxième formule 49.56 16,9 dBValeur exacte 60,25 17.8 dB
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30
Augmentation de la capacité
Sectorisation Utilisation d’antennes directives
Reuse partitionning Superposer deux schémas cellulaires
Division cellulaireMéthodes exotiques
Schéma de Stockholm
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31
Sectorisation
Centre de cellule sectoriséeRegroupement de cellules
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32
Tri-sectorielle ou 6-sectiorielle
120°60°
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33
Sectorisation et S/I
3 secteurs 2 cellules6 secteurs 1 cellule
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34
Combinaisons motifs/secteurs
12
37
45
128
6
911
10
12
37
45
128
6
911
10
12
37
45
128
6
911
10
12
37
45
128
6
911
10 Motif 4/12
Secteur iCanal i, 12i et 24i
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
35
Motifs combinés (reuse partitioning)
1 2
3 4 5
6 7
1 2
6 7
1
3 4
67
A B
C
C A
A B C
A B C A
A B CC
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
36
Division cellulaire
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
37
5
4
31
2
6
Motif de Stockholm
6
5
4
3
2
1
1
23
4
5
6
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
38
Trafic non-uniforme (I)
Allocationuniforme de 7 canaux
64.5
6
55
5.5 6.56.5
5
46
77
Nombrede Erlang
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39
Trafic non-uniforme (II)
Allocationuniforme de 7 canaux
18.59
18.5
1212
15.2 21.721.7
12
6.218.5
24.824.8
Facteurde blocage
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
40
Trafic non-uniforme (III)
7.25.8
7.2
6.36.3
6.8 7.77.7
6.3
5.47.2
8.28.2
Facteur deblocagefixe 17%
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
41
Trafic non-uniforme (IV)
76
7
66
7 88
6
57
88
Facteur deblocagefixe 17%
Nombrede canaux :4-7=-3 !!!!
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
42
Répondre aux demandes
Emprunt de canaux De nombreuses variantes
Allocation non uniforme Statistiquement
Facteur de blocage réduit de 4%Trafic total écoulé augmente de 10-22%
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Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
43
Emprunt de canaux
Règle générale Une cellule utilisant l’ensemble de ces canaux
nominaux peut emprunter un canal à une cellule voisine
Une cellule peut prêter l’un de ces canaux non utilisés si cela n’entraîne pas d’interférences au niveau des appels en cours
Lors d ’un emprunt, un certain nombre de cellules doivent recevoir une interdiction d’utilisation de ce canal
![Page 44: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/44.jpg)
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44
Channel locking
Distancede réutilisation = 2
4
![Page 45: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/45.jpg)
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45
Emprunt de canaux
Emprunt plus performant que fixe en cas de réseau faible à moyennement chargé
Le fixe permet d ’écouler plus de trafic
Quel canal emprunter ? Les stratégies diffèrent...
![Page 46: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/46.jpg)
Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
46
Stratégies d’empruntsSBR : borrow from the richest
a la cellule qui à le plus de canaux libresBA : basic algorithm
de façon à maximiser le nombre de canaux libres dans la plus pauvre des cellules
BAR : basic algorithm with reassignment BA + handover intra-cellulaire dès que possible
BFA : borrow first available Les canaux sont ordonnés et les cellules effectuent
un scan jusqu ’au prochain libre (liste circulaire)
![Page 47: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/47.jpg)
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47
Stratégies hybrides
SHCB : Simple Hybrid Channel Borrowing Les canaux sont divisés en 2 ensembles
Empruntables et non empruntables
BCO : Borrowing with Channel Ordering On ordonne les canaux de chaque cellule
On affecte localement par le bas, on prête par le haut
![Page 48: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/48.jpg)
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48
Méthode statique pour lesdemandes non-uniformes
Basée sur le maillage hexagonal
Capable de prendre en compte des contraintes de séparations
![Page 49: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/49.jpg)
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49
Définitions des contraintes
Deux contraintes : Contrainte co-site K0 Contrainte inter-site K
Pour tout sommet v f1 et f2 affectées à v, |f2-f1|>K0
Pour tout sommets v1, v2 f1 affectée à v1 et f2 affectée à v2, |f2-f1|
>K
![Page 50: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/50.jpg)
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50
Borne inférieure
Cas K0=K=1 (coloriage classique)On ne peut faire mieux en nombre
de fréquences que le poids de la clique maximale :
W (G)= max {d(x)+d(y)+d(z)}(x,y,z) cliquede G
![Page 51: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/51.jpg)
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51
Résultat de la méthode
Si W(G) est la borne inférieure pour GOn définit quatre ensembles de
fréquences R, G, B et W (Red, Green, Blue, White) Chacun de taille W(G)/3
On attribuera les fréquences aux sommets du graphe qu’en utilisant les quatre ensembles définis
![Page 52: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/52.jpg)
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52
Coloriage RGB
W(G)=RGB
G
![Page 53: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/53.jpg)
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53
Graphe résultant
G1
![Page 54: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/54.jpg)
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54
Reduction à des arbres
R sans voisin B avec 2 ou 3 voisins emprunte aux B
G sans voisins R avec 2 ou 3 voisins emprunte aux R
B sans voisins G avec 2 ou 3 voisins emprunte aux G
![Page 55: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/55.jpg)
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55
Suppressing configurations
W(G)RGB
![Page 56: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/56.jpg)
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56
Graphe résultant
Collection d’arbres = bipartis
![Page 57: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/57.jpg)
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57
Fin de l’algorithme
Sur chaque arbre, on numéroteles sommets 0 ou 1 en alternantet en partant du centre
0 0
0
0
1
1
1
0 1dA dB
Fréquences WLes voisins piochent dans W
Par le haut ou le bas !
![Page 58: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/58.jpg)
Allocation des canaux
METHODES DYNAMIQUES
![Page 59: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/59.jpg)
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59
Méthodes dynamiques
Définition Lorsque les canaux sont sans relations
avec les cellulesFamilles méthodes
Canaux utilisables dès que les conditions radio le permettent
Évaluation du coût de l’utilisation d ’un canal en fonction du contexte
Décision centralisée ou non
![Page 60: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/60.jpg)
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60
DCA centralisée (I)
FA : first avaible Le premier non utilisé dans la distance
de réutilisationLODA : Locally Omptimized Dynamic
Assignment Choix de celui qui minimise la
probabilité de blocage dans le voisinage de la cellule ou il va être employé
![Page 61: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/61.jpg)
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61
DCA centralisé (II)RING
Le canal utilisé est celui le plus utilisé dans les cellules co-canal
MSQ Le canal utilisé est celui qui minimise le moindre carré
des distances de toutes les cellules utilisant ce canalNN : Nearest neigbhbor
Le canal utilisé est celui employé dans la cellule la plus proche au delà de la distance de réutilisation
Variante NN+1, permet d’éviter un Handover assez fréquemment puisque la fréquence sera souvent libre dans le voisinage
![Page 62: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/62.jpg)
Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
62
DCA decentralisés
Les décisions se prennent localement avec une information locale uniquement
BTS 1 2 3 4 … M Nb CanauxI x 3
V1 x 2V2 x…Vk 0
Canaux
Recherche d ’une colonne vide ou de 3 colonnes consécutives
Permet de réaliser des Handoverintracellulaire pour diminuer les blocages
![Page 63: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/63.jpg)
Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
63
Systèmes avec mesures
Base sur la mesure du CIR Attention : très coûteux en temps Objectif : minimiser les mesures
Technique dite du Channel Segregation Le canal i est sélectionné en fonction
d ’une probabilité p(i)S ’il est libre p(i) augmente et on l’utiliseS ’il n ’est pas libre, p(i) diminue et on
cherche le suivant
![Page 64: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/64.jpg)
Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
64
Channel segregation
P(I)
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.00
03.
000
5.00
07.
000
9.00
0
11.00
0
13.00
0
15.00
0
P(I)
1)()(
1)(
1)()()(
iNiN
iN
iNiPiP
1)()(
1)(
)()()(
iNiN
iN
iNiPiP
IDLE
BUSY
![Page 65: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/65.jpg)
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65
Recherche des sitesSites théoriques
MNT Modèles de prédiction de couverture Dimensionnement théorique
Sites pratiques Visibilité réelle Morphologie des bâtiments, structures Alimentation électrique, problèmes juridiques Essais avec talkie-walkie
![Page 66: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/66.jpg)
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66
Heuristiques de recherche de sites
Méthode des quadtrees Découpage récursif « cell-spliting »
Points de concentrations Réduire le temps de calcul
Méthodes par sur-présentation On a dimensionné N sites On en prend 5-10 fois plus Recherche d’un sous ensemble
![Page 67: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/67.jpg)
Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
67
Allocation de fréquences
Systèmes à allocation fixe Calcul du nombre de canaux Calcul des contraintes du systèmes
Systèmes à allocation dynamiques Modélisation des contraintes physiques Allocation avec vérification « à la
demande »Systèmes hybrides
Stratégie d’emprunts
![Page 68: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/68.jpg)
Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
68
Matrice de réutilisationPour chaque cellule, on calcul le
C/Iij, pour chaque point de la cellule Histogramme
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
1 3 5 7 9 11 13
C/I
Les cellulesconsidéréescommeco-canal
![Page 69: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/69.jpg)
Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
69
Matrice de réutilisationAij = 0 95% du diagramme > 5
dBAij = 1 5% du diagramme < 5
dBAij = 2 5% du diagramme < 18
dB
Cellules C1 C2 Cij ... CN
C1
C2 ...
Cj Cij
... ...CN
![Page 70: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/70.jpg)
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70
Coloriage de graphe
Nombre chromatique du graphe GNP Complet
![Page 71: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/71.jpg)
Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
71
Allocation de fréquences
3
5
6
4
7
4
6
3 3
4
42
2
2
Demandes
Fréquencesminimales19 !!! 0
1
2
2
11
1
1
0
11
22
2
22
0
0
0
1 1
1
1
1
0
0
00
0
1
Contraintes inter-sites
![Page 72: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/72.jpg)
Stéphane Ubéda et Fabrice Valois ARM Chapitre 7
72
Quelques heuristiques
Type « recuits simulés » On génère une affectation
aléatoirement On prend une configuration conflictuelle On chance localement l’affectation
Type génétique On génère N affectations On évalue chaque solution On combine les meilleurs
![Page 73: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/73.jpg)
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73
Algorithmes génétiques
De loin le plus courant chez les opérateursPopulations : P
Individus : P1,…,Pn
Pour 1 i n Pi solution aléatoire
Tant que fin non décidée
Pour 1 i < n/2, choisir deux individus Pa et Pb
croisement (Pa, Pb) suivant probabilité p
Pour 1 i n , mutation (Pi ) suivant probabilité p
P sélection(P)
![Page 74: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/74.jpg)
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74
Schéma génétique
1
4
7
6
83
2
9 10
5
Les sites sont numérotés de 1 à 10Les fréquences de 1 à 7
Chromosome :Site 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Fréquence 5 3 6 1 4 3 7 3 1 2
![Page 75: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/75.jpg)
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75
Croisement (Exemple)
Site 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Fréquence 5 3 6 1 4 3 7 3 1 2
Site 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Fréquence 2 1 5 7 4 5 2 4 4 1
1 0 1 1 0 0 1 0 1 1
Site 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Fréquence 2 3 5 7 4 3 2 3 4 1
Site 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Fréquence 5 1 6 1 4 5 7 4 1 2
![Page 76: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/76.jpg)
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76
Mutation (Exemple)
Site 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Fréquence 5 3 6 1 4 3 7 3 1 2
Choisir un gène au hasard
Site 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Fréquence 5 3 2 1 4 3 7 3 1 2
Remplacer par Random(7)
![Page 77: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/77.jpg)
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77
Sélection (Exemple)
On évalue le niveau d’interférence (maximum ou moyen)
On sélectionne parmi les 2N individus les N qui obtiennent les meilleurs scores !
![Page 78: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/78.jpg)
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78
Optimisation du réseau fixe
A partir de la position des cellules Détermination de la matrice de trafic Choix du nombre de contrôleur de
stationsMinimiser le Handover inter-BSC
Choix du nombre de commutateursOptimisation des zones de localisation
![Page 79: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/79.jpg)
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79
Densification du réseau
Adjonction de canaux En GSM, ajouter du hardware (TRX) Modification du motif cellulaire Emprunt de canaux Replanification avec contraintes
Cell-splitingSectorisationDown-tiling
![Page 80: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/80.jpg)
Planification
Sélection des sites
![Page 81: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/81.jpg)
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81
Les différentes techniques
Définition du DNC = Demand Node Concept Un point xi dans le plan qui correspond au
centre d’une concentration de demande ai
Maximum Covering Location ProblemMethode par surdimensionnement
On explore la combinatoire des solutions à partir d’une solution contenant une représentation des sites
![Page 82: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/82.jpg)
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82
Methode MCLP
Concentrationde demande
Site potentiel(éventuellementplusieurs configurationspossibles)
Pour chaque site, évaluation de la zone de couverture(seuillage sur le niveau de reception)
![Page 83: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/83.jpg)
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83
MCLP : PL en 0/1
}max{ ii yaY
iNj
j yxIii
,
px j
0 : noeud i non couvert 1 : noeud i couvert
Valeur du noeud i
0 : site i non selectionne1 : site i selectionne
Ni est l’ensembledes sites couvrant i
Nombre maxde sites
![Page 84: Planification de réseaux cellulaires Chapitre 6 I.Généralité II.Allocation de fréquences III.Placement des émetteurs IV.Méthodes globales.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062621/551d9d85497959293b8c04ec/html5/thumbnails/84.jpg)
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84
MLCP : heuristique
BeginS = ensemble des configurations/sites
possiblesC=vide /* ensemble retenu */D=ensemble des points de demandesTantque cardinal(C)<=p faireChercher dans S l’element x
qui maximise couverture(c+x,d)C=C U xS=S-{Sx} /* Sx configurations
du site correspondant a x*/End
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Méthode par sur-représentation
Utilisé dans l’outil STORMSBasé sur la notion de recouvrementObjectif : lever le problème du
multicritère Un bon réseau
Minimise les interférences : peu de BTSMaximise la couverture : beaucoup de BTS
CONTRADICTOIRE !
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Zone d’interférences
Modélisation par sur représentation
Graphes d’interdictions définis par des intersection d’ensemble
Graphe de recouvrementGraphe d’interférence
Zone de service
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Problèmes de ce modèle
Nombreux artefacts : Non symétrique :
A brouille B, mais B ne brouille pas A
Reliefs amplificateursLac (surfaces réfléchissantes), rivières
(guide d ’ondes), collines etc...• Une station qui brouille presque toutes etc...
Ces artefacts doivent recevoir un traitement particulier
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Sur-représentation initiale
• Calcul des ZoC pour toutes les BTS• Construction d’un graphe de recouvrement
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Construction d’un graphe de recouvrement
Définition d’un seuil maximal de recouvrement
A
B
C
A
B
C
17%
46% 23%
))(),((
)(
BSASMin
ISR
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Objectif
Si le R entre les cellules A et B est supérieur au seuil : Les deux BTS se recouvrent trop pour
appartenir à la même solutionObjectif :
Choisir un sous ensemble de BTS qui ne viole pas la contrainte et qui maximise la couverture
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Le graphe
Une arête entre A et B si le seuil est dépassé.Trouver le Stable de poids maximal....
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Heuristiques
1. Sélectionner un sommet v du graphe G
2. On ajoute v à la solution
3. On retire du graphe G le sommet v et N(v)
4. S’il reste des sommets dans G recommencer à 1.
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Sélection du sommet
Méthode Rand Min Dem DemMinNb BTS 27 35 31 34couverture 49 69 62 69demande 45 64 65 66
Méthode Rand Min Dem DemMinNb BTS 42 45 39 44couverture 78 83 81 81demande 73 80 80 83
Pourcentage de recouvrement autorisé : 40%
Pourcentage de recouvrement autorisé : 20%
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Nuées dynamiques (I)
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Nuées dynamiques (II)
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Planification : conclusion
Planification initiale (1990) Entièrement manuelle
Planification moderne (1995) Quelques outils d’aides, en Europe Planet Outil de France Télécom : Parcell / Atoll
Futur de la planification Outils à inventer
Investigation du IndoorAdaptation à l’UMTS (services / fréquences)