Pool de MME

I) Principe et rappels

Lorsque l’UE est à l’état EMM-Registered et ECM-Idle, il est localisé sur une zone nommée Tracking Area. Une seule zone de localisation suffit pour le LTE puisque l’UE n’est enregistré que sur le domaine en commutation de paquets.

A ce titre, on peut rappeler que sur le réseau 2G/3G, le mobile est localisé :

  • LA : Location Area pour la localisation dans le domaine CS
  • RA : Routing Area pour la localisation dans le domaine PS

Pour le LTE, la localisation de l’UE est initialisée par la requête d’attachement au réseau. Ensuite, la requête de Update de TA (TAU) est déclenchée soit périodiquement à la fin d’un Timer soit sur détection de changement de TA par l’UE.

Des mécanismes particuliers ont été mis en oeuvre en 4G permettant à l’UE d’être enregistré sur plusieurs TA simultanément.

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II) Enregistrement de l’UE sur Plusieurs TA

Dans des zones à forte mobilité (Voie ferroviaire ou autoroutière), l’UE passe rapidement d’une zone de TA à une autre, déclenchant ainsi de la sig pour la mise à jour de la localisation. Pour alléger le nombre de requêtes TAU, le MME peut indiquer une liste de TA à l’UE et tant que l’UE est sur un eNb ayant un TAI appartenant à cette liste, l’UE ne procède par à une demande de mise à jour.

III) Pool de MME : Mécanisme S1-flex

A l’inverse, une zone de TA peut aussi être gérée par plusieurs MME. On parle de pool MME (ensemble). L’avantage est de pouvoir faire basculer le contexte d’un UE (contexte crée lors de l’attachement par exemple) vers un autre MME appartenant au même pool afin de faire du partage de charge ou un partage de réseau (network sharing). Dans le cas du partage de réseau, un pool de MME peut appartenir à plusieurs opérateurs. Lorsque le réseau veut réaliser un partage de charge, il doit donc transférer le contexte de l’UE d’un MME à un autre MME du même pool, ce qui nécessite de la part du mobile de lancer une procédure de TAU. Or comme cette demande est à l’initiative du réseau, l’UE est notifié de cette demande par l’eNB qui relâche la connexion RRC avec la cause loadbalancing (même si le MME est mis en maintenance).

Un eNb, comme par exemple l’eNB 2 est connecté à différents MME, cela est nécessaire dans le cas de RAN Sharing ou plusieurs opérateurs ne souhaitent partager que les antennes.

On appelle le mécanisme S1-flex la possibilité pour un eNb d’être connecté à plusieurs MME, mais attention il n’existe qu’une seule interface S1-MME par couple MME – eNb. L’eNb est à l’initiative de cette association et les fonctions du S1-MME sont gérées par le protocole S1-AP

IV) Mécanisme ISR

ISR Idle mode Signaling Reduction est un mécanisme qui permet de réduire la signalisation lorsque l’UE fait une procédure de re-sélection inter-RAT.

Nous avons vu dans le premier paragraphe que l’UE est localisé en fonction du réseau 2G/3G ou 4G selon le LA, RA ou TA. Dans le cas du passage du réseau LTE au réseau UMTS, l’UE sera localisé en TA puis en RA. Lors de la re-sélection de cellule, l’UE doit faire une mise à jour de sa localisation, même s’il passe régulièrement de la 3G au LTE en restant toujours dans les mêmes cellules.

Le mécanisme ISR consiste à conserver au niveau de l’UE les identifiants de cellules ( RA et TA seulement car le LTE ne fonctionne que dans le domaine Paquet) et en cas de re-sélection d’un système à un autre, l’UE compare l’information de la cellule et n’alerte le MME ou le SGSN qu’en cas de modification de cellule. Par contre, en cas de paging, les notifications d’appels seront envoyées sur les deux cellules des zones TA et RA

Lorsque l’UE fait une demande de localisation LA pour le domaine CS, et si l’UE est attaché au domaine CS du LTE (cas pour le mécanisme de CSFB) alors l’ISR est désactivé.

RSRP et RSRQ 2ème : Définition

Pour faire suite aux mesures présentés dans l’article précédent, nous allons maintenant détailler les notions.

J’invite le lecteur à revenir éventuellement sur un précédent article présentant une partie de la couche physique : http://blogs.univ-poitiers.fr/f-launay/2011/09/25/15mhz20mhzdebandes-quellessontlesconsequences/

I) Reference signal Receive Power (RSRP):

RSRP est la mesure la plus basique réalisée par la couche physique du l’UE, permettant d’obtenir une valeur moyenne de la puissance reçue du signal de référence (RS) émise par la station de base par RE (Resource Element). La mesure s’exprime en Watt ou en dBm. La valeur est comprise entre -140 dBm à -44 dBm par pas de 1dB.

Puisque le signal de référence RS n’est émis qu’à un instant donné sur une seule bande de fréquence, la mesure n’est réalisée que dans cette bande de fréquence (correspondant à un RE : Ressource Element). Sur la figure ci-dessous, on présente la position des signaux de référence dans un RB (transmis sur les symboles 1 et 5 sur cette figure ou sur les symboles 0 et 4 selon la numérotation du premier symbole)

De par la sélectivité en fréquence du canal de propagation, la valeur du RSRP n’est pas identique d’un RE à l’autre, cependant afin d’optimiser la bande de fréquence pour les communications, il n’est pas prévu de réaliser des mesures de RS sur toutes les ressources symboles mêmes si des mesures précises doivent être réalisées pour estimer au mieux la qualité du lien radio. On note ici la différence principale entre le RSRP et le RSSI (Reference Signal Strength Indicator) lequel est une mesure de puissance sur toute la bande de fréquence, et pas seulement sur un RE comme c’est le cas pour le RSRP.

A partir des mesures effectuées par l’UE, il est possible de récupérer le RSRP de la cellule principale et des cellules voisines, mesures effectuées sur la même fréquence ou deux fréquences différentes (même RE sur une ou plusieurs antennes dans la cadre du MIMO).

On distingue deux types d’exigences sur la précision de la mesure, la précision absolue du RSRP et la précision relative RSRP.

  • La précision absolue du RSRP consiste à comparer le RSRP mesurée dans une cellule par rapport au RSRP mesuré par la cellule principale (serving cell).
  • La précision relative du RSRP consiste à comparer le RSRP mesurée dans une cellule par rapport au RSRP mesuré dans une autre cellule autrement dit entre deux cellules qui ne sont pas définie comme la cellule de référence (serving cell). Il est ensuite possible de différencier la précision relative et absolue intra-fréquentielle et inter-fréquentielle. Intra-fréquentielle signifie que les mesures sont réalisées sur la même fréquence, et inter-fréquentielle pour traduire l’idée que la mesure entre les 2 RSRP est effectuée sur 2 bandes de fréquences différentes.

La connaissance du RSRP absolu permet à l’UE de connaitre la fiabilité de la cellule à partir de laquelle on estime l’atténuation apporté par le canal, ce qui conditionne la puissance optimale de fonctionnement du mobile pour interagir avec la station de base.

Le RSRP est utilisé à la fois en mode de veille qu’en cours de communication. Le RSRP relatif est utilisé comme un paramètre de choix dans le cas de scénarios multi-cellules.

Le RSRP est donc utilisé soit à des fins de Handovers dans le cas d’une communication, soit à la définition de la cellule de référence. Cependant, dans le cas du Handover, il est préférable de s’appuyer sur le RSRQ qui est un indicateur de qualité de la communication.

Le RSRP est un indicateur de l’atténuation subit dans le canal, bien que différent de la puissance totale reçue (puissance du signal transmis et du bruit), cet indicateur peut être comparé à l’indicateur CPICH RSCP (Received Signal Code Power)  effectuée dans le cadre du WCDMA (3G) pour sélectionner le choix de transmission (3G ou 4G). Le RSCP est la mesure de puissance d’un canal pilote WCDMA (CPICH : Common Pilot Indicator Channel) sur une bande de 5 MHZ. Cela prend en compte le signal reçu dans sa globalité, c’est-à-dire avec le bruit et les interférences.  La comparaison entre le RSRP et le RSCP permet de choisir la techno en cas de changement de RAT ainsi que pour le Handover.

Différence entre le RSRP et le RSCP?

Afin de bien différencier les sigles, je vous propose de re-définir chacun d’entre eux :

RSCP : Received Signal Code Power (UMTS) représente le niveau de la puissance reçue de la fréquence pilote d’une station de base (Nœud B ou nB). Dans le cadre de la 3G, le multiplexage est réalisé par code, plusieurs nB peuvent transmettre sur la même fréquence, avec des codes spécifiques. Le RSCP permet de calculer le niveau de puissance d’une station de base, c’est-à-dire après démultiplexage du code.

RSRP : Reference Signal Receive Power (LTE) représente la puissance reçue sur un RB en provenance d’une cellule (les séquences de CRS sont différentes d’une cellule à l’autre grâce aux propriétés d’intercorrélation et d’autocorrélation des séquences de Zadoff-Chu),

Pour simplifier, le RSRP est la mesure équivalente au RSCP pour la 3G, c’est deux notions sont donc identiques dans la fonction, mais s’applique à deux technos différentes.

RSSI : Puissance du signal sur la bande de 5 MHz, il s’agit donc de la puissance mesurée en provenance de toutes les stations de base.

II) Reference Signal Receive Quality (RSRQ):

Bien que le RSRP soit une mesure importante, il ne donne aucune information sur la quatité de la transmission. Le LTE s’appuie alors sur l’indicateur RSRQ, défini comme le rapport entre le RSRP et le RSSI (Received Signal Strength Indicator). Le RSSI représente la puissance totale du signal reçu, cela englobe le signal transmis, le bruit et les interférences.

RSRQ=10*log(N*RSRP/RSSI)

N étant le nombre de ressource block.

Mesurer le RSRQ est intéressant particulièrement aux limites des cellules, positions pour lequelles des décisions doivent être prises pour accomplir des Handovers et changer de cellule de références. Le RSRQ mesuré varie entre -19,5dB à -3dB par pas de 0.5dB.

Le RSRQ n’est utile uniquement lors des communications, c’est-à-dire lors de l’état connecté. La précision absolue (Intra- et inter-frequentiel) varie de ±2.5 à  ±4 dB.

Le RSRQ pour la 4G peut être comparé à l’indicateur CPICH Ec/No réalisé en 3G

EcNo (3G) : Ec est l’énergie reçue par chip (terme réservé à la 3G) du canal pilote divisé par le bruit total. Cela revient à estimer une image du rapport Signal Sur Bruit, lequel conditionne (Cf. Shannon) la capacité du canal, autrement dit le débit maximum de transmission sans erreur. EcNo est donc égal au RSCP (3G) divisé par le RSSI (bruit total). La meilleure valeur de EcNo correspond à la marge de puissance entre le signal reçue et le bruit sur le signal pilote (et uniquement sur le signal pilote). C’est pour cette raison que la valeur est indicative du rapport signal à bruit pour la transmission de données mais n’est pas la valeur du rapport Signal à Bruit (SNR) de la transmission des informations.

L’indicateur RSRQ fournit des informations supplémentaires quand le RSRP n’est pas suffisant pour faire le choix d’un handover ou d’une re-sélection de cellules.

Contrat d’Itinérance 4G pour Free

Le nouvel entrant Free a déployé 28% du réseau pour la 3G. Afin de couvrir le territoire national, Free « bénéficie » d’un contrat d’itinérance avec Orange pour la 2G et la 3G. Cela permet aux clients de Free d’utiliser le réseau d’Orange, de manière transparente. Evidemment, chaque appel (voix, sms ou data) génère un ticket de taxation (CDR ) qu’Orange facture à Free en fin de mois (Cleaning House).

Pour la 4G, alors que l’ARCEP a prévu un contrat d’Itinérance pour Free avec SFR (SFR a 2 lots à 800 MHz), l’un des deux lots pourraient d’être utilisés pour Free, Stephane Richard, PDG d’Orange n’est pas contre l’idée d’étendre le contrat d’Itinérance pour Free avec la 4G.

Seulement, l’épisode ne s’arrête pas là, Bouygues vient de porter l’affaire à tous les députés pour que Free déploie son propre réseau sans profiter de contrat d’Itinérance.

Martin Bouygues estime que Free Mobile « est le premier et le seul opérateur en France à bénéficier, grâce au contrat d’itinérance 3G qui le lie à Orange, de la possibilité de n’investir dans son réseau mobile que là où il est sûr que c’est rentable ». Pour lui, le nouvel entrant « n’a donc pas les mêmes contraintes d’investissement que ses trois concurrents ». Concernant la 4G,  « les autres opérateurs, dont Bouygues Telecom, ont déjà investi des sommes considérables pour pouvoir utiliser les fréquences 4G (…) et vont engager plusieurs centaines de millions d’euros d’investissements dans le déploiement des réseaux 4G. Une telle itinérance aurait pour conséquence de distordre encore plus la concurrence et d’aggraver très fortement le déséquilibre actuel ». Stéphane Richard, le patron de France Télécom, s’est déjà déclaré prêt accueillir Free Mobile sur son réseau 4G. Si tel était le cas, selon Martin Bouygues, on devrait « par souci de justice, comme dans le secteur du transport ferroviaire, aboutir rapidement à une séparation fonctionnelle entre Orange, entité commerciale, et France Télécom, structure gérant des réseaux d’infrastructures disponibles pour tous les opérateurs ».

 

NG HLR est l’équipement ayant provoqué la panne

Les informations arrivent, on apprend maintenant qu’il s’agit d’un NG HLR – Next Generation HLR.

Depuis plusieurs articles, je parle du NGN – Next Generation Network, vous expliquant l’évolution du réseau mobile, on aura appris que toute évolution est sujette aux pannes.

Au niveau des articles précédents, vous pourrez retrouver l’évolution du réseau fixe, mobile et multimédia (IMS) :

Article 1 : NGN – Première évolution du réseau pour préparer l’IMS

Article 2 NGN 2ème partie – Première évolution du réseau pour préparer l’IMS

Article 3 : Evolution du réseau pour préparer l’IMS (Partie 3)

Article 4 : Evolution du réseau pour préparer l’IMS (Partie 4)

Article 5 : Evolution du réseau pour préparer l’IMS (Partie 5)

Je devais encore diffuser quelques articles sur l’évolution du réseau dont notamment le HLR et le HSS

Je rappelle que le HLR c’est :

  •  Une base de données contenant les informations sur les abonnements de tous les clients, et la localisation des clients sur le réseau
  • Un serveur d’authentification et de requêtes pour accéder à la base de données
  • Un système de connexion vers le MSC fonctionnant sur le protocole MAP (SS7)

 Avec la 4G, le HLR est réutilisé avec une amélioration pour être compatible avec l’IMS et le réseau 4G. A la différence de la2G et de la 3G où l’interface vers le HLR est supportée par le protocole du monde SS7/MAP, l’interface S6 vers le HSS s’appuie sur le protocole du monde IP, DIAMETER.

Le HSS est une base de données qui est utilisée simultanément par les réseaux 2G, 3G, LTE/SAE et IMS appartenant au même opérateur. Il supporte donc les protocoles MAP (2G, 3G) et DIAMETER (LTE/SAE, IMS). Je vous renvoie aux commentaires de l’article sur la panne d’Orange.

Le NG HLR est un HLR évolué de manière à faciliter l’interconnexion avec les fournisseurs de contenus/service en proposant une interconnexion avec le réseau IP. Le NG HLR est composé d’un front end, d’un back end et d’une base de données.

  1. Le Front end ou frontaux permet l’interconnexion du HLR, HSS, le réseau intelligent (portabilité des numéros), le serveur AAA.
  2. Le Back end ou serveurs centraux est une architectures distribes
  3. Une base de données LDAP interagissant avec le Front end et le Back end.

Je remercie les nombreux lecteurs d’avoir pris le temps de lire l’article sur la panne d’orange ou j’avais pour ma part avancé la piste du HSS/HLR avec le CSCF via le protocole Diameter, en m’appuyant sur les propos du PDG sur la signalisation. On s’orienterait donc maintenant vers une panne entre les différentes interfaces du NG HLR

 

 

 

La 4G dans les rames du métro parisiens et le TER

La RATP a ouvert ses stations de métro aux opérateurs pour une couverture en 3G et en 4G. Il s’agit d’un accord permettant une connexion sur les quais de Gare mais aussi dans le métro même et sur les lignes A et B du RER

Malgré une redevance exigée par la RATP qualifiée de trop chère pour Orange, Free et Bouygues, SFR a conclu l’accord et devient donc le premier opérateur mobile à offrir une connexion sur le réseau métropolitain.

L’accord étant non exclusif, les autres opérateurs pourront eux aussi déployer leur propre réseau. Dans un premier temps, SFR va équiper la Gare de Lyon et de Châtelet d’ici le 1er octobre (seule la 3G sera activée). Ensuite, 170 stations du métro et des lignes RER seront couvertes d’ici 2014. Cela représentera 75% du trafic. A ce jour, les 11 millions d’abonnés ne profitent que du EDGE. En 2015, 100% des abonnés pourront surfer en 4G, c’est aussi à ce moment que la redevance sera totale.

 

SFR va donc pouvoir offrir de la 4G partout, même dans le métro, ce qui sera sans doute un argument de vente. Mais, la 4G pourrait être proposés aux autres clients de Bouygues, Free et Orange avec des conditions d’accord d’itinérance entre l’opérateur SFR et les autres opérateurs. Avec 11 millions de voyageurs quotidiens, l’accord pourrait être intéressant.

L’opérateur SFR n’installera pas d’antenne, celles-ci restent sous la tutelle de Telcité, filiale de la RATP. Actuellement Telcité loue déjà des antennes 2G à SFR et des accès WiFi à GoWex. C’est d’ailleurs GoWex qui a proposé l’accès gratuit au WiFi dans plusieurs stations de métro, mais seules Chaussé d’Antin, Place d’Italie et Pont de Sèvre propose la WiFI sur le quai de gare.

 

Cout du roaming est en baisse

Baisse du trafic pour les sessions en roaming

Lorsque vous utilisez votre mobile sur un réseau étranger (Visitor Public Land Mobile Network- VPLMN), le cout des appels est élevé car l’opérateur sur lequel vous êtes connecté (Etranger) facture l’utilisation de son réseau à l’opérateur ou vous avez votre abonnement (Home – HPLMN). Ce dernier vous facture les sessions avec un prix variable selon l’opérateur.

Par extension, pour ceux qui sont client chez Free, Orange facture free sur l’utilisation de son réseau (il s’agit du contrat d’itinérance).

Concernant le roaming, la Parlement européen et les opérateurs sont parvenus à un accord de principe sur une réforme des tarifs pratiqués en mai dernier.

Pour les sessions téléphoniques :

Ainsi, les frais applicables aux appels émis en itinérance au sein de l’UE ne pourront dépasser 29 cents par minute tandis que les appels reçus hors du pays d’origine seront facturés au maximum 8 cents par minute.

Aujourd’hui, ces tarifs sont respectivement de 35 cents HT et de 11 cents HT.

Les SMS émis en itinérance ne pourront être facturés plus de 9 cents (contre 13 cents aujourd’hui).

Pour les sessions Data

L’accès à Internet sur son mobile s’est démocratisé et de plus en plus utilisé par les mobinautes mais source de factures explosives en roaming, les tarifs de détail seront plafonnés à 70 cents par méga-octet (contre 80 cents).

Selon les estimations de la Commission, « les Européens dépenseront près de cinq milliards d’euros pour les tarifs en itinérance, qui représentent une économie de près de 15 milliards d’euros par rapport à ce que les mêmes services auraient coûté selon les prix pratiqués en 2007 », avant que l’UE n’introduise le plafonnement des tarifs d’itinérance.

Rappelons que les eurodéputés ont massivement adopté plusieurs baisses des tarifs maximum de la voix et de la data jusqu’en 2014. Les appels émis en itinérance au sein de l’UE ne pourront dépasser 19 cents en 2014, les appels reçus hors du pays d’origine seront facturés au maximum 6 centimes en 2014.

Les SMS émis en itinérance passeront à 6 centimes en 2014. Et le plafond passera à 20 cents le 1er juillet 2014 pour la data.

Je vous présenterais prochainement la partie facturation de l’opérateur et les appels en roaming

 

Huawei teste le LTE SON dans une galerie commerciale de Hong Kong

Avec l’évolution des différentes normes téléphonie mobiles, chaque téléphone doit être multi-standard et multi-fréquences. Ainsi, les derniers smartphones peuvent exploiter le réseau 4G en présence de ce dernier ou à défaut de couverture, les smartphones se replient sur la 3G ou la 2G.

Au niveau du réseau, l’opérateur cherche à optimiser la couverture c’est à dire permettre à l’utilisateur de capter le réseau sur la plus grande zone possible.  Cependant, en cas de forte influence, c’est la capacité du réseau qui va limiter le trafic, c’est à dire le nombre maximum de connexions simultanées et le débit de chaque sessions. Plus les sessions utilisateurs seront haut débits et moins grand sera le nombre de connexions simultanées.

Pour gérer au mieux le trafic, il peut être préférable d’utiliser le réseau 2G pour les appels téléphoniques en bord de cellule, et le réseau 3G ou 4G à 2,6 GHz pour les connexions haut débits proche de l’antenne et la 4G à 800 MHz pour la Data plus éloignées. De plus, afin de limiter les interférences entre cellules, le choix des fréquences utilisées par chaque cellule doit être contrôlées par l’eNb (ICIC).

Cette gestion automatique de l’accès radio et de manière équivalente une gestion automatique au niveau du cœur réseau permet d’améliorer les performances des équipements mobiles, il s’agit du SON Self Optimized Network.

Pour résumer, le LTE SON est une technique d’auto-adaptation des eNB qui permet d’accroitre le débit de 30% au bord des cellules et améliorer l’expérience des utilisateurs via une réduction des interférences ICIC. Ce sujet a déjà été traité dans l’article suivant « De l’ICIC à la radio cognitive ».

Le SINGLESON est une solution proposée par Huawei permettant de gérer plusieurs technologies différentes de transmission sans fils (la solution permet de choisir parmi différentes normes 2G, 3G et 4G, laquelle est la plus disponible vis à vis de la QoS demandée)

Free Mobile Secure : Un service pour passer du WiFI à la 3G

Free Mobile Secure

Après l’annonce de la solution Wi-Fi Autoconnect de la part de SFR (ce service est actuellement en test dans trois départements du Sud Est de la France), Free lance son service Free Mobile Secure permettant de passer d’une connexion 3G en Wi-FI et cela automatiquement dès qu’un HotSpot Wi-Fi de Free sera reconnu. Or, il y a 4 millions d’HotSpot Free en France (les FreeBox étant un HotSpot, et 4,5 millons d’HotSpot SFR en France), les freenautes pourront alors surfer sans consommer leur forfait Data (celui qui est rarement épuisé pour la majeure partie d’entre nous, puisqu’en moyenne on utilise 500 Mo de Data sur les 3 Go de Fair Use inclus dans leur forfait 3G).

Pour le moment, seuls les smartphones proposés par Free Mobile seraient compatibles, mais rappelons que les iPhone sous iOS5 et tous les BlackBerry sont nativement compatibles EAP-SIM

L’EAP-SIM signifie « Extensible Authentification Protocol », il s’agit d’un protocole d’authentification sécurisée qui permet d’accéder à l’ensemble des services de l’opérateur (télévision, voix sur IP, etc.) sans avoir à renseigner à répétition des données personnelles

Concernant le service VoIP, je ne saurais répondre à l’instant si celui-ci se fait sans restriction. Si c’est le cas, l’opérateur ne pourrait-il pas proposer des services de téléphonie pour la 4G?