SOMMAIRE DEDICACES ............................................................................................................. 2 REMERCIEMENTS .................................................................................................. 3 SIGLES ET ABREVIATIONS ................................................................................... 4 LISTE DES FIGURES ............................................................................................... 5 AVANT PROPOS ...................................................................................................... 6 INTRODUCTION GENERALE ................................................................................. 7 PREMIERE PARTIE : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ET GENERALITE.......................... 8 SUR LE GSM ......................................................................................................................................... 8 Chapitre I : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL............................................................. 9 LES SERVICES ....................................................................................................................................... 9 ORGANISATION GENERALE DE L’ENTREPRISE .................................................................................. 11 Chapitre II : GENERALITE SUR LE GSM .......................................................................................... 14 PRESENTATION DU GSM ................................................................................................................... 14 CARACTERISTIQUES DU RESEAU GSM .............................................................................................. 15 DEUXIEME PARTIE : COMPOSITION, REALISATION ET GESTION D’UN SITE GSM ............................. 26 Chapitre I : COMPOSITION D’UN SITE GSM .................................................................................. 28 COMPOSITON D’UN SITE .................................................................................................................. 28 EXEMPLE DE COMPOSITION D’UN SITE GSM.................................................................................... 48 Chapitre II : REALISATION ET GESTION D’UN SITE GSM................................................................ 54 ETUDE PRELIMINAIRE ....................................................................................................................... 54 REALISATION D’UN SITE GSM ........................................................................................................... 56 MISE EN SERVICE, MAINTENANCE ET SUPERVISION DU SITE GSM .................................................. 63 TROISIEME PARTIE : DIFFICULTES RENCONTREES, CRITIQUES ET SUGGESTIONS ............................ 67 Chapitre I : DIFFICULTES RENCONTREES ....................................................................................... 68 Chapitre II : CRITIQUES ET SUGGESTIONS ..................................................................................... 69 CONCLUSION GENERALE ................................................................................. 72 ANNEXES .............................................................................................................. 73 Liste des annexes ............................................................................................... 73 BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE .............................................................. 81 TABLE DES MATIERES ....................................................................................... 82
DEDICACES
Je dédie ce document de fin de cycle à la puissance divine et à tous ceux qui me sont chers, particulièrement : Ma mère et mon père qui m’ont toujours soutenu et épaulé ; Mes frères, sœurs et beaux frères qui m’ont toujours encouragé ; Mes cousins et cousines, amis, camarades de classe et connaissances pour leur sympathie. Qu’ils trouvent dans ce rapport le fruit du labeur de leurs efforts!
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REMERCIEMENTS Je rends grâce à DIEU pour l’intelligence et la sagesse qu’il m’a inspiré tout au long de ma formation. C’est du fond du cœur que j’adresse mes sincères remerciements à toutes les personnes qui ont participé d’une manière ou d’une autre à l’élaboration de ce document, notamment pour les éclaircissements, conseils et corrections dont elles m’ont fait part. Merci à ma famille pour le soutien spirituel et matériel, et à l’ensemble du personnel de TELECEL Faso, particulièrement à monsieur Sylvain GOUNGOUNGA mon maitre de stage, pour sa disponibilité et tous les efforts consentis pour que la phase pratique de mon stage se déroule dans les meilleures conditions. Je ne pourrais achever mes remerciements sans exprimer toute ma gratitude et mon estime à mon professeur de suivi monsieur Sawadogo Moumouni, professeur à HETEC-BF, le directeur de HETEC monsieur Ougué Bawounékoudjè
ainsi qu’à monsieur Karim
OUEDRAOGO, chef du service Exploitation et Maintenance de TELMOB. ‘’Car tout ce que vous faites de bien, est comme une semence que vous enterrez dans la terre fertile, et bientôt vous verrez la splendeur et la beauté des fruits.’’
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SIGLES ET ABREVIATIONS Sigles et Abbréviations AuC ARCE BSC BSS BTS CA DCS EDGE EIR FDMA G-MSC GPRS GSM HLR IMEI IMSI IT/TS UIT MA MCC MNC MS MSC MSISDN NSS PDCH PIN PLMN PUK RACH RTC SIM SMS TDMA TRAU/TCU UMTS VLR
Désignations Authentification Center Autorité de Régulation des communications Electroniques Base Station Controller Base Station sub-System Base Transceiver Station Cell Allocation Digital Cellular System Enhanced Data for GSM Evolution Equipment Identity Register Frequency Division Multiple Access Gateway MSC General Packet Radio Service Global System for Mobile Communication Home Location Register International Mobile station Equipment Identity International Mobile Subscriber Identity Intervalle de Temps/Time Slot Union Internationale des Télécommunications Mobile Allocation Mobile Country Code Mobile Network Code Mobile Station Mobile Switching Center Mobile Subscriber ISDN Network Sub-System Packet Data Channel Personnal Identification Number Public Land for Mobile Network PIN Unblocking Key Random Access Channel Réseau Téléphonique Commuté Subscriber Identity Module Short Message Service Time Division Multiple Access Transcoder Unit Universal Mobile Telecommunications System Visitor Location Register
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LISTE DES FIGURES Figure 1 : Liaison entre mobile et station de base Figure 2 : Architecture d’un réseau GSM Figure 3 : Schéma synoptique d’une BTS Figure 4 : Schéma d’un TRX Figure 5 : Schéma d’un coupleur Figure 6 : Schéma d’un duplexeur Figure 7 : Schéma d’un diplexeur et d’un triplexeur Figure 8 : Schéma d’une BTS appelé RBS (radio base station) par ERICSSON Figure 9 : Diagramme de rayonnement d’une antenne-brin Figure 10 : Diagramme de rayonnement d’une antenne-panneau Figure 11 : Représentation des azimuts Figure 12 : Numérotation des secteurs Figure 13 : Emplacement des antennes sur le pylône Figure 14 : Schéma des connexions du site Figure 15 : Schéma des connexions des BTS 900 Mhz Figure 16 : Schéma des connexions des BTS 1800 Mhz Figure 17 : Test des appels par le service optimisation Figure 18 : Test du handover par le service optimisation
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AVANT PROPOS
Créée en 2004, HETEC – Ouaga (Hautes Etudes Technologiques et commerciales) est une école supérieure de formation en technologie et de commerce. Elle fait partie du groupe HETEC dont le siège est à Abidjan en Côte d’Ivoire. Elle a pour objectif et mission l’organisation d’un système de formation efficient, complémentaire du service public et son ambition principale est de former les jeunes cadres compétitifs sur le marché de l’emploi. HETEC-Ouaga est dirigé par M. OUGUE Bawounèkoudjè, directeur général. Son rôle consiste à superviser toutes les activités de l’école. Il met tout en œuvre pour positionner l’école dans le paysage éducationnel Burkinabé, gère le personnel administratif, le corps professoral. Il est aidé dans ses taches par Madame ANIKE Rafiatu qui assure la gestion de la scolarité, la comptabilité et tout ce qui concerne le secrétariat. HETEC-Ouaga est dotée de deux instituts qui sont : -
l’Institut Supérieur de Technologie (ISTECH) : un institut supérieur qui s’occupe des filières Technologiques et Industrielles qui sont : l’Informatique Industrielle et Maintenance, l’Electronique, la Télécommunication, la Maintenance des Systèmes de Production et des Systèmes Réseaux et Télécommunications. Aussi faudra-t-il ajouter la Nouvelle Technologie de l’Information (NTIC).
-
l’Institut Supérieur des Métiers du Tertiaire (ISMT) lui s’occupe des filières Tertiaires qui sont : la Finance Comptabilité, le Transport Logistique, le Secrétariat Bureautique, la Gestion Commerciale, la Communication d’Entreprise.
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INTRODUCTION GENERALE Communiquer avec son semblable a toujours été un besoin essentiel pour l’homme quelle que soit la distance les séparant. Durant des siècles, il a su se contenter de moyens de télécommunications peu efficaces et trop tributaires du temps comme les écrits, le télégraphe, l’utilisation du tam-tam, de la fumée, des colombes, etc. Avec l’invention du téléphone en 1882 par Graham Bell, la communication se faisait désormais en temps réel, mais ces systèmes demeuraient totalement analogiques. Avec l’apparition du transistor (dans les années 50) vient une nouvelle ère, celle du numérique. Ainsi, plus d’un siècle après l’invention du téléphone, le premier téléphone mobile numérique fait son apparition (dans les années 90) c’est le GSM. Il connaît un grand succès et permet de communiquer partout où se trouve un réseau GSM en étant mobile. Avec la croissance démographique sans cesse grandissante, le réseau GSM se voit vite saturé. C’est dans ce sens que les opérateurs de téléphonie mobile doivent implanter un nombre très important de sites GSM pour couvrir le territoire afin que leurs abonnés puissent communiquer. Le but de ce document est d’expliquer d’une manière simple et compréhensible par tout le monde, le domaine des sites GSM. De nombreux schémas, photos, illustrations et explications simples vous sont proposés et vous apprendront les différentes étapes de la création des relais GSM, leur constitution précise pour les plus courants, avec un exemple concret du site de LINOGIN dont la composition est largement détaillée.
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PREMIERE PARTIE : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ET GENERALITE SUR LE GSM
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Chapitre I : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL TELECEL Faso est une société anonyme créée en novembre 2000, et filiale du groupe ATLANTIQUE dont le siège social est situé sur l’avenue de la Nation au boite postale 08 BP 11059 Ouagadougou 08. Son activité principale est la téléphonie mobile, exercée avec un capital de 5 350 000 000 FCFA. Cette société de cent quatre vingt et une (181) personnes est dirigée par Monsieur OUEDRAOGO Dimitri. TELECEL Faso, par son champ d’investissement large et ambitieux, continue son étendue sur le territoire burkinabé, pour satisfaire le maximum de ses clients. Ainsi des investissements technologiques sont en cours pour le maintien et l’amélioration de la qualité du réseau. TELECEL Faso a comme préoccupations majeures d’améliorer les conditions de vie de ses clients, de se rapprocher plus d’eux afin de mieux les satisfaire et de leur offrir des produits de qualité à des prix abordables, d’où le slogan « offrir plus… » qui traduit le véritable souci de TELECEL Faso.
LES SERVICES L’entreprise TELECEL Faso toujours dans le but de satisfaire ses clients et d’améliorer leurs conditions de vie offre plusieurs services dont un certain nombre est gratuit. Avec les projets en cours, la société compte améliorer ses services et en rajouter.
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Tableau 1 : Les services de TELECEL Faso
Services gratuits
Services Payants
Appel en attente
Frais d’abonnement
Appel en conférence
Frais redevance mensuelle
Messagerie vocale (123)
Frais de connexion
Identification de l’appelant
Roaming
Double appel
Frais de rétablissement
Renvoi d’appel
Changement de numéro
Service clientèle (888)
Remplacement carte SIM
Service après vente.
Envoi de message court
Bonus réception d’appel
Le Broadcasting Ce service permet à une société d'envoyer des messages ciblés aux abonnés
Le Voting Ce service permet aux abonnés de voter par SMS lors d'un évènement donné (Match de foot, Concours de miss...)
Anonymat
Navigation Internet
Source : Direction Commerciale de TELECEL Faso
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ORGANISATION GENERALE DE L’ENTREPRISE La Direction Générale de TELECEL Faso est organisée autour de quatre directions centrales : la Direction Financière, la Direction Commerciale, La Direction des Ressources Humaines et de l’Administration et la Direction Technique. Nous avons effectué notre stage au sein de la Direction Technique (DT). Cette Direction compte à son sein trois divisions que sont : -
La Division Opérations et Maintenance ;
-
La Division Ingénierie Réseaux et Projets ;
-
La Division Informatique.
Division Opérations et Maintenance
Cette division est composée du :
Service IN-VAS (service à valeur ajoutée)
Le service IN-VAS a pour fonction principale : -
la configuration et la gestion des services à valeur ajoutée (Sonnerie, logos, 802…) ;
-
la gestion de la plate-forme (création des numéros, gestion des cartes de recharges…) ;
la maintenance du SMSC (SMS Center)
Service NSS (Network Sub-System : sous système réseau)
Ce service est chargé : -
de la gestion de la sécurité pour l’ensemble des plates-formes NSS ;
-
de l’administration et de l’exploitation des différentes plates-formes NSS à travers les créations, activations, suppressions des services sur les cartes SIM ;
-
d’assurer l’interconnexion des plates-formes aux autres systèmes (VAS, BSS, Billing, Call Center…), ainsi qu’aux réseaux des autres opérateurs ;
-
de la maintenance préventive et curative des différentes plates-formes NSS ;
-
de la planification et suivi de l’exécution des extensions hardware et software et des upgrades de palier logiciels ;
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-
de la supervision et de l’exécution des activités techniques de roaming (Test IREG).
Service BSS (Base Station Sub-System : sous système radio)
Le service BSS s’occupe du suivi quotidien du fonctionnement du réseau par la : -
gestion des fautes ;
-
gestion de la performance (qualité) ;
-
gestion de la configuration (création d’un site, ajout ou suppression d’une cellule…);
supervision du réseau.
Service Production et Analyse des statistiques
Ce service est chargé de la production des statistiques et de leur analyse. Les statistiques concernent le trafic de chaque faisceau, le nombre d’abonnés par faisceau, etc. Ces statistiques permettent d’analyser le taux d’occupation de chaque faisceau et de toutes les cellules du réseau. Ce service utilise un outil appelé Business Objet qui permet de traiter toutes les données recueillies, puis les sortir au format voulu. Nous pouvons alors obtenir des tableaux, des diagrammes et des compteurs qui permettent de faire un bilan clair des performances du réseau. Ces statistiques sont transmises aux différents services de la DT et permettent de noter les failles et insuffisances de certaines cellules et zones. Cela permet aux services concernés par ces failles de prendre les mesures nécessaires en vue de les résoudre. Ce service est d’une grande importance et vient en aide à tous les autres services. Division Ingénierie Réseaux et Projets
Elle est composée du :
Service Ingénierie et Optimisation.
Ce service se charge de l’ingénierie, du dimensionnement et de la planification correcte des futurs sites du réseau, cela afin d’optimiser les ressources de l’infrastructure aux exigences spécifiques du trafic. On pourra ainsi réduire au maximum l’encombrement (Congestion) et le manque de ressources. Aussi, il s’occupe du suivi des performances des
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ressources mis en œuvre afin de les adapter à la demande du trafic, ce qui combine deux approches : les mesures OMC ou Statistiques et les mesures Drive Test.
Service Projets / Roll Out
Le suivi et la mise en œuvre des projets d’extension tant sur le plan radio que sur le plan Core du système relève de ce service. Il s’occupe de la coordination et du suivi de toutes les taches liées à tout nouveau projet. De la mise en place des cahiers de charge à respecter en passant par l’attribution de marché, le suivi de l’exécution et la réception selon un planning préétabli. Ce service s’assure du bon déroulement des activités selon le cahier de charges et le planning préétabli. Division Informatique
Cette division a un seul service à savoir le service MIS (Management Information System) ou billing. Ce service s’occupe principalement de la gestion des modules de facturation,
des données de communication téléphonique, des modules de gestion des
abonnés. Il assure aussi l’administration du réseau informatique, du développement d’application informatique pour la gestion de la clientèle, de la gestion des logiciels de comptabilité et de la paye.
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Chapitre II : GENERALITE SUR LE GSM
PRESENTATION DU GSM L’histoire de la téléphonie mobile a débuté réellement en 1982. En effet, à cette date, le groupe spécial
mobile, appelé GSM est crée par
la Conférence Européenne des
administrations des Postes et Télécommunications (CEPT) afin d’élaborer les normes de communications mobiles pour
résoudre le problème de disponibilité des bandes de
fréquences avec la téléphonie analogique en Europe.
1. DEFINITION Le GSM (Global System for Mobile communication) est un réseau radio mobile qui permet la communication mobile basée sur la commutation de circuit. Il
représente le
premier système standardisé qui utilise une technique de transmission numérique pour le canal radio. Le GSM a pour premier rôle de permettre des communications entre abonnés mobiles et abonnés du réseau téléphonique commuté (RTC- réseau fixe) et se caractérise par un accès très spécifique qui est la liaison radio.
2. OBJECTIFS Le groupe spécial mobile s’était défini certains objectifs pour le GSM qui sont entre autres : -
offrir un grand nombre de services de télécommunications compatibles avec ceux des réseaux fixes ;
-
offrir des services spécifiques dus à la mobilité des usagers ;
-
assurer la compatibilité d’accès à n’importe quel utilisateur dans n’importe quel pays exploitant le système GSM ;
-
assurer la localisation automatique des mobiles sous la couverture globale de l’ensemble des réseaux ;
-
permettre une grande variété de terminaux mobiles ;
-
obtenir une bonne efficacité spectrale ;
-
obtenir des coûts permettant d’assurer le succès du service.
14
CARACTERISTIQUES DU RESEAU GSM 3. BANDES DE FREQUENCES Dans le système GSM/DCS, deux bandes de fréquences sont utilisées, l’une autour des 900 MHz et l’autre autour de 1,8 GHz. Chaque bande est divisée en deux sous-bandes, servant l’une pour le transfert d’informations entre le mobile et la station de base (voie montante ou Up-Link), et l’autre pour la liaison entre la station de base et le mobile (voie descendante ou Down-Link).
3.1. GSM 900 La bande GSM 900 a une largeur de bande utilisable de 2x25 MHz et est subdivisée comme suit : -
Up-Link : de 890 à 915 MHz du mobile vers la station de base ;
-
Down-Link : de 935 à 960 MHz de la station de base vers le mobile.
Ainsi on dispose de 124 canaux espacés de 200 kHz et d’une marge de fréquence de 45 MHz entre la voie montante et la voie descendante appelée écart duplex.
3.2. DCS 1800 La bande DCS 1800 a une largeur de bande utilisable de 2x75 MHz et est subdivisée comme suit : -
Up-Link : de 1710 à 1785 MHz du mobile vers la station de base ;
-
Down-Link : de 1805 à 1880 MHz de la station de base vers le mobile.
Ainsi on dispose de 374 canaux espacés de 200 kHz et d’une marge de fréquence de 95 MHz entre la voie montante et la voie descendante appelée écart duplex.
N.B : La bande de garde entre la voie montante et la voie descendante dans les deux cas est de 20MHz.
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Figure n°1 : Liaison entre mobile et station de base
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4. TECHNIQUES DE MULTIPLEXAGE Le fonctionnement du réseau GSM met en œuvre trois techniques de multiplexage ou modes d’accès : un multiplexage fréquentiel AMRF (Accès Multiple par Répartition en Fréquence), un multiplexage temporel AMRT (Accès Multiple par Répartition dans le Temps) et un multiplexage spatial AMRC (Accès Multiple par Répartition en Cellules).
4.1.
AMRF
L’Accès Multiple par Répartition en Fréquence (ou AMRF, en anglais Frequency Division Multiple Access ou FDMA) est un mode de multiplexage destiné à la téléphonie mobile. Il s'agit de répartir la bande de fréquence disponible en canaux fréquentiels. De cette manière, chaque utilisateur se voit attribuer une bande de fréquence distincte. Remarque : l’ARCE (Autorité de la Régulation des Communications Electroniques) du Burkina Faso a réparti les canaux fréquentiels pour les différents opérateurs en GSM 900 comme suit : -
TELMOB : 890,2 MHz – 898,2 MHz
-
Zain-CELTEL : 898,4 MHz – 906,6 MHz
-
TELECEL : 906,8 MHz – 958,8 MHz Chaque opérateur dispose donc de 41 porteuses pour assurer la communication de ses
clients. Il faut noter que chaque opérateur téléphonique doit verser environ 500f CFA par an à l’ARCE sur chaque numéro qu’il a la possibilité d’attribuer à un client.
4.2.
ARMT
L’Accès Multiple par Répartition dans le Temps ou ARMT (en anglais Time Division Multiple Access ou TDMA) est un mode de multiplexage permettant de transmettre plusieurs signaux sur un seul canal : il s’agit du multiplexage temporel. Le principe est de répartir l’usage de chaque canal fréquentiel en canaux temporels appelés Intervalles de Temps (IT) ou Time Slots (TS). Par ce moyen, une fréquence peut être utilisée par plusieurs abonnés simultanément.
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Cette technologie est utilisée dans la norme GSM, où chaque porteuse (canal physique) supporte huit intervalles de temps (time slot) attribués à huit communications simultanées. 4.3. AMRC L’Accès Multiple par Répartition en Cellules ou AMRC (en anglais Space Division Multiple Access ou SDMA) est un mode de multiplexage permettant d’utiliser plusieurs fois la même bande de fréquence dans le même réseau GSM. Il s’agit du multiplexage spatial, dont le principe est de subdiviser le réseau GSM en plusieurs cellules, chacune d’elle utilisant intégralement la bande de fréquence allouée au GSM. Par ce moyen, le nombre de communications se voit multiplier par le nombre de cellules, donc le nombre de stations de base.
5. LES SERVICES Le GSM offre une multitude de services qui se définissent à travers trois principaux types que sont les suivants.
5.1.
LES TELE SERVICES
-
la télécopie : transmission de la voix ou de la parole ;
-
SOS (112 ou 18) : numéro des sapeurs pompiers ;
-
SMS (Short Message Service) : transmission de texte court ;
-
VMS (Vocal Message Service) : transfert de voix c’est-à-dire messagerie vocale ;
-
télécopie (FAX G3).
5.2.
LES
SERVICES
SUPPORTS
DE
TRANSMISSION
(BEARER
SERVICES) On distingue quatre modes de transmission répartis comme suit :
deux modes de transmission suivant la sécurisation -
Mode transparent (sans correction) avec un débit de 14,4 Kb/s ;
-
Mode non transparent (correction ARQ) avec un débit de 9,6 Kb/s.
deux modes de transmission suivant la synchronisation des débits -
Mêmes débits dans les deux sens (UL & DL) : débits synchrones ;
-
Débits différents dans les deux sens (UL & DL) : débits asynchrones.
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5.3.
LES SERVICES SUPPLEMENTAIRES
La norme de téléphonie mobile GSM offre de nombreux services supplémentaires aux abonnés parmi lesquels on peut citer entre autres : -
le renvoi d’appel (vers la boite vocale ou un autre numéro) ;
-
la mise en attente ;
-
la mise en instance ;
-
la conférence ;
-
le double appel ;
-
le filtrage des appels.
6. ARCHITECTURE DU RESEAU GSM L’architecture du réseau GSM regroupe le terminal du client appelé MS et l’infrastructure de l’opérateur dans trois groupes fonctionnels qui sont le RSS, le NSS, et l’OSS.
6.1.
LE RSS (RADIO STATION SUB-SYSTEM)
Le sous-système radio gère la transmission radio. Il est constitué de plusieurs entités dont le mobile, la station de base (BTS, Base Transceiver Station), un contrôleur de station de base (BSC, Base Station Controller) et du transcodeur (TCU/TRAU).
19
Figure n°2 : Architecture d’un réseau GSM
20
6.2.
MOBILE STATION
Le but d'un réseau GSM est d'offrir des services de télécommunication à des abonnés, quels que soient leurs déplacements à l'intérieur d'une zone de service desservie par un opérateur ou éventuellement par plusieurs opérateurs ayant passé des accords mutuels. Pour ce faire, l'abonné mobile utilise une station mobile (MS, Mobile Station) qui est constituée de deux éléments séparables : Le combiné téléphonique ou ME : identifié par un numéro unique, l'IMEI (International Mobile Equipement Identity) qui est l'identité internationale spécifique à chaque combiné. Il fournit les capacités radio et logicielles nécessaires au dialogue avec le réseau et demeure indépendant de l'abonné utilisateur. Une
carte
SIM
(Subscriber
Identification
Module)
qui
contient
les
caractéristiques de l'abonné et de ses droits. Lorsque la carte n'est pas présente dans le terminal, le seul service que peut accepter le réseau de la part de l'abonné mobile est le service d'urgence.
Dans le réseau GSM, le terminal mobile MS (Mobile Station) a trois aspects : -
le téléphone de voiture ;
-
le portable d'une puissance de 8 W ;
-
le portatif (terminal de poche), d'un poids compris entre 150 et 350 grammes et d'une puissance d'environ 2W.
6.3.
BASE TRANSCEIVER STATION (BTS)
La BTS (Base Transceiver Station) relie les stations mobiles à l'infrastructure fixe du réseau. Elle assure la gestion du multiplexage temporel, les opérations de chiffrements, la vérification des services. La capacité maximale typique d'une BTS est de seize (16) porteuses.
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6.4.
BASE STATION CONTROLLER (BSC)
Le BSC est l'organe intelligent du sous système radio. Le contrôleur de stations de base gère une ou plusieurs stations et remplit différentes fonctions de communication et d'exploitation. Pour le trafic abonné venant des BTS, le BSC joue un rôle de concentrateur. II a un rôle de relais pour les alarmes et les statistiques émanant des BTS vers le centre d'exploitation et de maintenance. Pour le trafic issu du concentrateur, le BSC joue le rôle d'aiguilleur vers la station de base destinataire.
6.5.
TRANSCODEUR (TCU/TRAU) : TRANSCODER AND ADAPTATION UNIT
Il s’agit de l’unité de transcodage et d’adaptation de la transmission des données. Il est installé à la frontière entre le RSS et le NSS. En fait, un canal de communication en RSS correspond à un débit de transmission de 16 kb/s alors qu’un canal de communication en NSS correspond à un débit de 64 kb/s. Le transcodeur effectue la conversion des données de 16 kb/s à 64 kb/s pour permettre leur transport sous formes de MIC (Modulation d’Impulsion Codée).
6.6.
LE NSS (NETWORK STATION SUB-SYSTEM)
Le sous-système réseau, appelé Network Switching Center (NSS), joue un rôle essentiel dans un réseau mobile. Alors que le sous-réseau radio gère l'accès radio, les éléments du NSS prennent en charge toutes les fonctions de contrôle et d'analyse d'informations contenues dans des bases de données nécessaires à l'établissement de connexions utilisant une ou plusieurs des fonctions suivantes : chiffrement, authentification ou roaming.
Le NSS est constitué de : -
Mobile Switching Center (MSC)
-
Gateway Mobile Switching Center (GMSC)
-
Home Location Register (HLR)
-
Authentication Center (AuC)
-
Visitor Location Register (VLR) 22
-
Equipment Identity Register (EIR)
6.6.1.
Mobile Switching Center (MSC)
Le MSC (Mobile Switching Center) est un commutateur qui réalise les fonctions de connexion et de signalisation pour les mobiles localisés dans une zone géographique appelée zone de localisation du MSC. La différence principale entre un MSC et un commutateur d'un réseau fixe est qu'un MSC doit prendre en compte l'impact de l'allocation des ressources radio aux mobiles et la mobilité des mobiles. Le MSC permet de mettre à jour les différentes bases de données (HLR, VLR) qui donnent toutes les informations concernant les abonnés et leur localisation dans le réseau. Les MSC d’un opérateur sont reliés entre eux pour la commutation interne des informations. Des MSC servant de passerelle (Gateway Mobile Station Switching Center, GMSC) sont placées en périphérie du réseau d’un opérateur de manière à assurer une interopérabilité entre réseaux d’opérateurs.
6.6.2.
Gateway MSC (GMSC)
Si le Réseau Téléphonique Commuté (RTC) doit router un appel vers un abonné mobile, l'appel est routé vers un MSC. Ce MSC interroge le HLR concerné, puis route l'appel vers le MSC sous lequel le mobile est localisé (il peut s'agir du même MSC). Un MSC qui reçoit un appel d'un autre réseau et qui assure le routage de cet appel vers la position de localisation d'un mobile est appelé Gateway MSC (GMSC).
6.6.3.
Home Location Register (HLR)
Le HLR (Home Location Register) contient les informations relatives aux abonnés du réseau. Dans un HLR, chaque abonné est décrit par un enregistrement contenant le détail des options d'abonnement et des services complémentaires accessibles à l'abonné. A ces informations statiques se rajoutent les informations dynamiques telles que la dernière localisation connue du mobile et de son état. Le HLR contient par ailleurs la clé secrète de l'abonné qui permet au service d'authentifier l'abonné. Cette clé est inscrite sous un format codé que seul l'AuC (Authentification Center) peut décrypter.
23
6.6.4.
Authentification Center (AuC)
L’AuC (Authentification Center) est associé à un HLR et sauvegarde une clé d'identification pour chaque abonné mobile enregistré dans ce HLR. Cette clé est utilisée pour fabriquer : -
les données nécessaires pour authentifier l’abonné dans le réseau GSM ;
-
une clé de chiffrement de la parole (KC) sur le canal radio entre le mobile et la partie fixe du réseau GSM.
6.6.5.
Visitor Location Register (VLR)
L'enregistreur de localisation des visiteurs est une base de données associée à un commutateur MSC. Le VLR a pour mission d'enregistrer des informations dynamiques relatives aux abonnés de passage dans le réseau, ainsi l'opérateur peut savoir à tout instant dans quelle cellule se trouve chacun de ses abonnés. Les données mémorisées par le VLR sont similaires aux données du HLR mais concernent les abonnés présents dans la zone concernée.
6.6.6.
Equipment Identity Register (EIR)
Un EIR sauvegarde toutes les identités des équipements mobiles utilisés dans un réseau GSM. Cette fonctionnalité peut être intégrée dans le HLR. Chaque poste mobile est enregistré dans l'EIR dans une liste : -
"blanche" : poste utilisable sans restriction ;
-
"grise" : poste sous surveillance (traçage d'appels) ;
-
"noire" : poste volé ou dont les caractéristiques techniques sont incompatibles, avec la qualité requise dans un réseau GSM (localisation non autorisée).
6.7.
L’OSS (Operating Sub-System)
L’OSS est le sous-système de fonctionnement du réseau. Cette partie du réseau regroupe trois activités principales de gestion : la gestion administrative,
la gestion
commerciale et la gestion technique. Le réseau de maintenance technique (OMC, Operating et Maintenance Center c’est-àdire centre d’exploitation et de maintenance) s'intéresse au fonctionnement des éléments du réseau. Il se subdivise en deux parties à savoir : -
l’OMC-R (Radio): le centre d’exploitation et de maintenance de la partie Radio ; 24
-
l’OMC-S (Switch): le centre d’exploitation et de maintenance de la partie Commutation.
L’OMC gère les alarmes, les pannes, la sécurité, . . . Ce réseau s'appuie sur un réseau de transfert de données, totalement dissocié du réseau de communication GSM.
7. LES INTERFACES Tableau 2 : Les différentes interfaces du réseau GSM
Source : tiré de : E. TONYE ; L. EWOUSSOUA ; Planification et ingénierie des réseaux de télécoms ; séquence 2 ; Université de Yaoundé I
25
DEUXIEME PARTIE : COMPOSITION, REALISATION ET GESTION D’UN SITE GSM
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Un site GSM est une station radio mise en œuvre par un opérateur de téléphonie mobile pour acheminer les communications de ses clients. Les sites GSM constituent des émetteur-récepteurs, aussi appelés stations radio, BTS ou stations de base qui servent d’intermédiaire entre le téléphone mobile et les équipements de l’opérateur, notamment le sous-système réseau (NSS) qui regroupe l’ensemble des éléments de gestion des mobiles et d’acheminement des communications. Un site GSM peut être de deux natures : un site radio : ce type de site gère directement la communication des abonnés en leur allouant des ressources radio. Il comporte des antennes FH et des antennes radio ; un site relais : ce type de site ne fait que transporter les communications et la signalisation. Ils permettent de faire des bonds afin d’acheminer l’information vers les sites radio des différentes zones à couvrir. Il ne comporte que des antennes FH.
27
Chapitre I : COMPOSITION D’UN SITE GSM
COMPOSITON D’UN SITE 1.
DESCRIPTION D’UNE STATION RADIO
D’une manière générale, tout site GSM est composé : D’un pylône (dont le type peut varier) supportant des antennes (antennes panneaux ou brins, antennes tambours (FH), antennes paraboliques). Il est à noter que la plupart des pylônes sont peints en rouge-blanc. D’un abri pour les équipements vis-à-vis des facteurs néfastes comme la pluie, le vent, le soleil, etc. Cet abri est appelé Shelter.
2.
COMPOSITION D’UNE STATION RADIO D’une manière générale, un relais GSM est constitué de plusieurs équipements qui
peuvent être regroupés en quatre groupes principaux à savoir les équipements radio, les équipements de transmission, les équipements d’énergie et les équipements d’environnement.
2.1.
LES EQUIPEMENTS RADIO GSM
Les équipements radio sont constitués des BTS. Sur un site, il peut y avoir une ou plusieurs BTS, chacune gérant trois secteurs. Sur certains sites par exemple, on utilise une BTS 900 et une BTS 1800 tandis que sur d’autres on utilise une BTS par secteur soit trois BTS pour les trois secteurs et chacune gérant un seul secteur. Tout ceci dépend des moyens de l’opérateur et de la fluidité de la communication. La BTS La BTS est le premier élément électronique actif du réseau GSM vu par le mobile. C’est l’élément intermédiaire entre le BSC qui reçoit des informations, donne des ordres et le mobile qui les exécute.
28
Figure n°3 : Schéma synoptique d’une BTS
Ce schéma synoptique est très simplifié, afin de présenter de manière très claire les éléments essentiels d’une BTS. Une BTS est composée d’une baie (grande armoire métallique) modulaire avec des emplacements disponibles pour enficher des cartes électroniques.
La baie La baie est une grande armoire métallique, parfaitement blindée électriquement,
hermétique, climatisée pour conserver une température de fonctionnement constante. Une
29
baie est modulaire, elle contient des emplacements pour des cartes électroniques qui sont ajoutées suivant les besoins du site.
L’alimentation L’alimentation de la baie se fait avec la tension du réseau SONABEL 230V alternatif.
Ensuite, le transformateur abaisse cette tension qui est ensuite convertit par les redresseurs en une tension continue pour l’alimentation de tous les éléments de la BTS, qui peut consommer jusqu’à une trentaine d’ampères en fonctionnement à plein régime. Des batteries sont associées à cette alimentation, pour permettre un fonctionnement de plusieurs heures en cas de coupure de courant.
L’unité de commande L’unité de commande est la partie essentielle de la BTS, elle gère tout son
fonctionnement. Elle génère les fréquences de référence, crée les différentes porteuses, assure la modulation et la démodulation des signaux, commande les amplificateurs de puissance, fournit les signaux aux TRX, et ceci sur tous les secteurs.
La carte de communication La carte de communication est l’intermédiaire entre l’unité de commande de la BTS et
le BSC. Cette carte gère la liaison Abis entre la BTS et le BSC.
Interface d’émission-réception Chaque secteur a sa propre interface d’émission-réception, cette interface gère le
signal radio, elle est composée de TRX (ou DRX et PA) et d’éléments de couplage, qui permettent d’associer ou de dissocier des signaux en provenance ou à destination des antennes.
TRX Le TRX gère un canal de communication, soit 8 Time Slots. Ces TRX comprennent
deux grandes parties : la gestion du signal radio basse puissance (appelée DRX chez Nortel Networks) et les amplificateurs de puissance réglables, (appelés PA pour Power Amplifier) qui permettent de régler la puissance envoyée à l’antenne.
30
Ces TRX sont les éléments qui définissent la capacité en nombre de communications d’un site puisque chacun d’entre eux peut gérer huit (8) Time Slots, soit huit (8) communications (signalisation mise à part). Il est à noter qu’au moins un Time Slot par TRX est attribué à la signalisation, et ne peut donc pas assurer de communication.
Figure n°4 : Schéma d’un TRX
31
Éléments de couplage Ces éléments sont absolument nécessaires, puisqu’ils permettent d’associer ou de
dissocier plusieurs signaux traversant une antenne. Il existe trois types, qui peuvent être associés dans un seul bloc :
Coupleur (coupler, en anglais)
Un coupleur permet de mélanger ou diviser des signaux. On rencontre principalement deux utilisations possibles : -
diviser un signal en sortie de la BTS pour émettre vers deux antennes (répartir la puissance) ;
-
mélanger les signaux de plusieurs TRX dans un même câble coaxial pour émettre via une seule antenne. Figure n°5 : Schéma d’un coupleur
A noter : Les coupleurs doubles divisent la puissance par deux (2) dans chaque sortie, ils font donc perdre trois (3) dB. Les coupleurs quadruples divisent la puissance par quatre (4) dans chaque sortie et font perdre six (6) dB. Ces pertes n’existent que lorsque le signal circule dans le sens où il est « divisé» ; il n’y a pas de perte quand les signaux sont « mélangés ». 32
Duplexeur (duplexer, en anglais)
Un duplexeur permet de coupler le signal d’émission et de réception du signal radio sur le même câble coaxial en direction de l’antenne. Le TRX émet vers l’antenne via le signal Tx et reçoit depuis l’antenne avec le signal Rx. Figure n°6 : Schéma d’un duplexeur
33
Diplexeur, triplexeur (diplexer et triplexer, en anglais)
Un diplexeur mélange deux bandes de fréquences, par exemple 900 et 1800 MHz, 1800 et 1900-2200 MHz ou 900 et 1900-2200 MHz. Un triplexeur peut en mélanger trois, par exemple 900, 1800 et 1900-2200 MHz. Le diplexage réalisé permet de mélanger les signaux de bandes de fréquences différentes. Figure n°7: Schéma d’un diplexeur et d’un triplexeur
34
Figure n°8: Schéma d’une BTS appelée RBS (Radio Base Station) par Ericsson
35
2.2.
LES EQUIPEMENTS DE TRANSMISSION
Les antennes sont les composantes les plus visibles du réseau GSM. On les voit un peu partout, souvent sur des hauts pylônes, sur des toits d’immeubles, contre des murs, à l’intérieur des bâtiments ; il arrive assez souvent qu’elles soient invisibles puisque camouflées, pour des raisons esthétiques, à proximité de bâtiment classés « monuments historiques ». Les équipements de transmission regroupent les antennes et les câbles. On distingue les antennes de faisceau hertzien (tambours) et les antennes panneaux ou brins. Quant aux câbles, nous avons les jumpers, les feeders et les câbles de connexion entre les équipements de la BTS.
2.2.1. Les antennes
2.2.1.1.
Les caractéristiques
Fréquences d’utilisation La caractéristique la plus importante d’une antenne, aussi appelée aérien, est la bande de
fréquences supportée ; c'est-à-dire les fréquences que l’antenne pourra émettre et recevoir. Sur les sites GSM, on trouve des antennes qui émettent seulement en 900 MHz, seulement en 1800 MHz ou des antennes bi-bandes 900 et 1800 MHz. On trouve déjà, et leur nombre ne fera qu’augmenter, des antennes bi-modes (GSM & UMTS) et bi-bandes (1800 & 1900-2200 MHz) ou tri-bandes (900, 1800 & 1900-2200 MHz), qui sont des antennes qui servent à la fois pour le GSM en 900 et/ou 1800 MHz, mais aussi pour l’UMTS en 1900-2200 MHz. Directivité La deuxième caractéristique importante est la directivité sur le plan horizontal, c'est-àdire la ou les direction(s) dans laquelle l’antenne va émettre. En GSM, il existe deux grands types de directivités pour les antennes :
Omnidirectionnelle
Elles sont assez peu répandues. Lors de l’utilisation pour des macro-cellules, elles ressemblent à des brins d’environ 2 m de haut et 5 cm de diamètre, alors que pour les microcellules, ce sont des brins de 40 cm de haut et 2 à 3 cm de diamètre. Ces antennes-brins sont omnidirectionnelles, elles émettent de manière égale dans toutes les directions. Pour les macro-cellules, les sites comportent souvent deux à trois antennes omnidirectionnelles. 36
Figure n°9: Diagramme de rayonnement d’une antenne-brin
Comme on peut le voir sur ces diagrammes, l’antenne émet dans toutes les directions sur le plan horizontal, et dans deux directions principales sur le plan vertical.
Directionnelle
Elles représentent la quasi-totalité des antennes utilisées. Lors de l’utilisation pour la couverture de macro cellules, elles ressemblent à des panneaux de couleur beige ou blanche d’environ 2 m de haut, 20 cm de large et 10 cm d’épaisseur, alors que pour les micro cellules, ce sont de petits panneaux de vingt (20) cm de haut, dix (10) cm de large et quelques centimètres d’épaisseur. Ces antennes-panneaux sont directionnelles, elles émettent seulement dans la direction dans laquelle elles sont orientées, ce qui permet de limiter le champ de propagation d’une fréquence pour pouvoir ainsi la réutiliser à une distance proche sans risque de brouillage. Les stations radio sont souvent composés de trois antennes-panneaux orientées à environ 120° l’une de l’autre, de manière à couvrir sur 360°.
37
Figure n°10: Diagramme de rayonnement d’une antenne-panneau
On peut constater sur le plan horizontal que l’antenne-panneau émet à forte puissance vers l’avant, et avec une puissance faible derrière elle. On remarque sur le plan vertical, que l’antenne émet avec une puissance faible au dessus et en dessous, mais avec une puissance beaucoup plus importante devant elle.
Pour bien comprendre les diagrammes de rayonnement :
Sur le plan horizontal : Il faut considérer l’antenne situé au centre, vue de dessus et dirigé vers la droite. On peut ainsi voir dans quelle direction (avant ou arrière), l’antenne envoie le plus de puissance.
Sur le plan vertical : il faut considérer l’antenne située au centre, vue de profil (gauche) et dirigée vers la droite. On peut donc voir dans quelle direction (au dessus ou en dessous) l’antenne émet avec le plus de puissance.
On se rend compte que les antennes-panneaux émettent avec une puissance beaucoup plus importante devant elles qu’au dessus et en dessous. Par conséquent, pour subir un 38
rayonnement moindre dans son appartement, il vaut mieux avoir une antenne GSM sur son toit, que sur celui du voisin d’en face. Portée Une autre caractéristique est la portée des antennes. Elle dépend pour beaucoup de la PIRE (Puissance Isotrope Rayonnée Équivalente) de l’antenne, mais aussi de son orientation. En général, une antenne assure la couverture d’une zone appelée secteur ou cellule. Il existe deux grands types de cellules : -
le premier étant la micro (petite) ou pico (très petite) cellule qui couvre une zone de taille réduite, par exemple une rue très fréquentée, une galerie marchande, un centre
commercial
au
moyen
d’antennes
de
petite
taille,
souvent
omnidirectionnelles ; -
le deuxième type est celui des macro-cellules qui couvrent des zones de grande superficie (plusieurs dizaines de kilomètres carrés), que l’on trouve près des autoroutes, et dans les zones périurbaines ou rurales ; dans ce cas, les antennes utilisées sont souvent de type directionnel.
Gain - Puissance Chaque antenne possède un gain qui lui est propre. Le gain est l’amplification que l’antenne effectue sur le signal d’entrée. Ce gain s’exprime en dB ou dBi, et est d’environs deux (2) à onze (11) dBi pour les antennes omnidirectionnelles et jusqu’à dix-huit (18) dBi pour les antennes directionnelles. La puissance émise par l’antenne est appelée PIRE (Puissance Isotrope Rayonnée Équivalente) ou PAR (Puissance Apparente Rayonnée, PAR = PIRE – 2,15 dB). Cette puissance est fournie par la BTS et ses amplificateurs de puissance, commandés depuis le BSC. La PIRE est de quelques watts pour des antennes couvrant des microcellules, et d’une vingtaine à une cinquantaine de watts pour des macro-cellules. La PIRE est exprimée en dBm, ce qui est plus pratique pour le calcul des pertes des coupleurs, câbles coaxiaux et gain des antennes.
39
Azimut Chaque antenne est orientée dans une direction déterminée par des simulations, de manière à couvrir exactement la zone définie. La direction principale de propagation de l’antenne, c'est-à-dire la direction dans laquelle l’antenne émet à sa puissance la plus importante est dirigée dans l’azimut établi. L’azimut est un angle qui se compte en degrés, positivement dans le sens horaire, en partant du nord (0°). De cette façon, l’azimut 90° correspond à l’est, l’azimut 180° au sud, etc.
Figure n°11: Représentation des azimuts
Tilt Tout comme l’azimut, le tilt (ou down-tilt) est laissé à la discrétion des installateurs d’antennes qui les orientent selon les recommandations de l’opérateur. Le tilt est l’angle d'inclinaison (en degrés) de l'azimut du lobe principal de l'antenne dans le plan vertical. Le diagramme de rayonnement d'une antenne avec un tilt positif sera dirigé vers le haut, alors qu’un tilt négatif fera pointer l’antenne vers le bas. Il existe deux types de tilt : -
mécanique : il suffit de relever légèrement l’antenne sur son support, pour qu’elle soit dirigée dans la direction souhaitée ;
40
-
électrique : réglage d’environ 2 à 10°, en tournant une partie mécanique à l’arrière de l’antenne qui joue sur le déphasage des signaux dans les différents dipôles constituant l’antenne.
2.2.1.2.
Les procédés
Diversité spatiale La liaison Um dans le sens montant (mobile vers BTS) est plus difficile à assurer que la liaison descendante (BTS vers mobile), puisque la puissance des terminaux est limitée à 2 watts en 900 Mhz et 1 watt en 1800 MHz, on utilise donc deux antennes au lieu d’une pour favoriser la réception du signal. À cause des diverses réflexions du signal émis par le mobile (contre des immeubles, des falaises…), deux ondes peuvent arriver en un point donné en s'annulant ou s’atténuant fortement (à cause de leur déphasage), c’est ce que l’on appelle l’évanouissement (fading) de Rayleigh, mais quelques mètres (et longueurs d’ondes) plus loin, ces ondes ne seront plus atténuées, d'où l’intérêt de placer des antennes espacées d’environ 3 à 6 m l’une au dessus de l’autre ou l’une à côté de l’autre. On place donc deux antennes, au lieu d’une, pour augmenter les chances de recevoir un signal correct, on augmente ainsi le signal reçu jusqu’à 5 dB. Diversité de polarisation La diversité de polarisation est la technique d’utilisation de plusieurs plans de polarisations, pour favoriser la réception du signal. La polarisation d'une onde électromagnétique est décrite par l'orientation de son champ électrique. Si celui-ci est parallèle à la surface de la terre, la polarisation est linéaire horizontale. S'il est perpendiculaire à la surface de la terre, la polarisation est linéaire verticale. Pour un téléphone mobile, la polarisation est verticale lorsque le téléphone est tenu vertical, mais s’il est légèrement orienté, l’onde polarisée verticalement parvient plus faiblement à la BTS, alors qu’en même temps, le niveau reçu de cette même onde polarisée horizontalement augmente. En effet, il existe des signaux en polarisation verticale et horizontale, et il faut que les antennes émettrices et réceptrices communiquent toutes les deux avec un signal dans la même polarisation, sous peine d’avoir un signal fortement atténué. L’antenne du relais est capable de conserver une polarisation constante, mais le téléphone mobile, ne reste jamais 41
parfaitement vertical et ne peut donc conserver une polarisation verticale. On utilise donc des antennes qui ont une double polarisation (ou polarisation croisée), ni verticale, ni horizontale, mais intermédiaire : + 45° et - 45°, et l’on utilise le plan de polarisation qui reçoit le meilleur signal, pour augmenter les chances de recevoir un niveau correct ; on peut gagner ainsi jusqu’à 6 dB. En émission, on utilise une seule de ces polarisations, au choix de l’opérateur. Diversité de fréquence La diversité fréquentielle est, la technique utilisant un changement régulier des fréquences utilisées; c'est-à-dire que la BTS et le mobile changent régulièrement de fréquence d’émission et de réception, c’est ce que l’on appelle le saut de fréquence ou Frequency Hopping, un changement de fréquence 217 fois par seconde, qui permet de lutter contre l’évanouissement du signal (ou fading). Ce procédé permet aussi de moyenner le brouillage ; par exemple : si un canal est brouillé, et si une communication est établie sur ce canal, la communication sera fortement perturbée, alors que si l’on change très régulièrement de canal (fréquence), la communication ne sera perturbée qu’à certains instants, mais restera en moyenne, audible. On utilise le saut de fréquence pendant les communications, ce qui peut permettre de gagner quelques dB supplémentaires. L.N.A. Dans certains cas, les sorties des antennes sont suivies immédiatement de LNA (Low Noise Amplifier – Amplificateur à Faible Bruit) qui permettent d'amplifier le signal reçu par l'antenne, en provenance du mobile, sur la liaison Um (voie montante). Les LNA doivent être situés au plus près de la sortie des antennes, pour éviter qu'un signal trop faible ne soit totalement inexploitable à la sortie des câbles coaxiaux. Ces LNA ressemblent à de petits cubes situés à quelques centimètres des antennes, en haut des pylônes. Sectorisation Chaque station radio GSM est partagé en plusieurs zones d’émission, une pour chaque antenne (sauf présence de diversité spatiale), habituellement jusqu’à 3 zones par station radio, appelées aussi secteur ou cellule.
Monosectorisé
Est dit monosectorisé un site GSM qui ne possède qu’un seul secteur, c'est-à-dire qui ne gère qu’une seule cellule. Il y a une seule antenne, ou deux si la diversité spatiale est 42
utilisée, voire jusqu’à trois pour certains sites omnidirectionnels constitués de trois brins omnidirectionnels. Ce type de site omnidirectionnel est utilisé en zone rurale pour assurer une couverture assez importante, sans permettre une grande quantité de communications, ou en zone urbaine importante, pour micro cellule, afin de supporter des communications passées dans une zone réduite (centres commerciaux, rues piétonnes…). Un site monosectorisé avec panneau directionnel, peut être utilisé pour affiner une couverture locale, ou en zone rurale, au dessus d’une vallée encaissée, où les deux autres secteurs ne seraient pas utiles.
Bisectorisé
Un site bisectorisé est un site GSM qui possède deux secteurs, et donc deux cellules distinctes. Le site peut comporter au moins deux antennes et jusqu’à quatre si la diversité spatiale est utilisée. Ce type de site sert à couvrir des zones où seuls deux secteurs sont utiles (flanc d’une colline…).
Trisectorisé
La majorité des sites GSM sont des sites trisectorisés, c'est-à-dire qu’ils sont constitués de trois cellules, ce qui permet une meilleure intégration au PDF (Plan De Fréquences). Ces sites sont très répandus en zone rurale et périurbaine, où la couverture n’est quasiment assurée qu’à partir de ce type de sites. Numérotation Les secteurs de chaque site sont numérotés. Le secteur n°1 est le secteur qui a l’azimut le moins élevé, c'est-à-dire, c’est le secteur dont l’azimut est le plus proche du Nord (Az 0°).
43
Figure n°12: Numérotation des secteurs
2.2.1.3.
Liaison Abis
La liaison Abis est le nom donné à la liaison entre la BTS (Base Transceiver Station) et le BSC (Base Station Controller) qui commande tout le fonctionnement de la BTS. Cette liaison assure le transport des informations vers le BSC : commande de la BTS, signalisation, mais surtout des communications (vocales et data) des abonnés mobiles. La BTS étant un élément déporté du réseau, elle émet et reçoit des informations avec la MS (Mobile Station : téléphone), elle les traite puis envoie d’autres informations au BSC qui, lui, donne des ordres à exécuter. La liaison Abis est donc une liaison importante qui demande des débits conséquents. Il existe deux grands types de transmission d’informations pour la liaison Abis : -
Liaison Louée (L.L.) : Les LL sont des liaisons numériques, assimilables à des liaisons téléphoniques constantes, non partagées, à haut débit garanti 24h/24h et avec un délai de remise en service après panne de quelques heures. Il peut être nécessaire d’utiliser plusieurs LL pour certains sites supportant un trafic important. Ces LL sont facturées au débit et à la distance entre les points reliés.
44
-
Faisceau Hertzien (F.H.) : Un FH est une liaison radio spécialisée, composée de 2 antennes émettrices-réceptrices ultra directionnelles pointées exactement l’une vers l’autre, sans obstacle intercalé. Lorsque le BSC est très éloigné du MSC, il peut arriver que la liaison soit assurée par plusieurs couples de FH. Un FH a souvent un débit de 2 Mbit/s, il est donc nécessaire sur certains sites à capacité importante d’en utiliser plusieurs. La liaison Abis peut-être composée d’une combinaison de différents types de
transmissions sur la distance séparant le BSC de la BTS. Par exemple : FH de la BTS à un point intermédiaire, LL de ce point vers un autre point, puis FH jusqu’au BSC.
2.2.2.
Les câbles
Pour relier la BTS aux antennes, on utilise des câbles coaxiaux (ou feeders en anglais), qui peuvent atteindre jusqu’à une cinquantaine, voire exceptionnellement une centaine de mètres de longueur, pour parcourir la distance entre la BTS et les antennes. Ces câbles sont blindés et parfaitement isolés, de manière à n’introduire aucun parasite entre l’antenne et la BTS, mais surtout pour éviter les pertes. Les câbles utilisés apportent une atténuation d’environ 2dB pour 100 mètres, ils ont très souvent un diamètre de 7/8 pouce (environ 2,2 cm) et sont constitués de deux couches de cuivres, une au cœur et une autre vers l’extérieur, séparées par un isolant plastique.
2.2.2.1.
Etiquetage
Pour repérer les différents câbles, les installateurs d’antennes placent des étiquettes à des endroits où les câbles sont nombreux : pied du pylône, sortie du local technique… Ces étiquettes contiennent une ou plusieurs des informations suivantes : -
azimut (« AZ ») ;
-
tilt (« TILT ») ; de secteur (« SECT ») ;
-
nom de l’opérateur GSM ;
-
longueur du câble (« L ») ;
-
signal traversant le câble : Emission (« EM »), Réception (« REC »), Diversité (« DIV ») ;
-
nom du signal provenant de l’antenne, polarisation (« +45 »), (« -45 »).
45
2.2.2.2.
Etanchéité
Une bonne qualité d'étanchéité conditionne le comportement et la durée de vie des connexions et de tout le câblage. Le principal objectif de l'étanchéité est d'éviter le contact direct avec l'eau et ainsi d'éviter l'oxydation des connecteurs. Elle sert également à se protéger contre la vapeur, le sel, la poussière et les agressions mécaniques. Le matériel est choisi aussi en fonction du climat environnant. Par exemple sur les côtes maritimes on peut utiliser des capsules auto-vulcanisantes.
2.3.
LES EQUIPEMENTS D’ENERGIE
Les équipements d’énergie constituent une partie très essentielle d’un site GSM car ils permettent le fonctionnement de tous les autres équipements du site. Ils sont le plus souvent regroupés en plusieurs sources. On peut avoir des sources primaires, secondaires et même tertiaires. Mais une source peut être primaire, secondaire ou tertiaire selon les sites à alimenter. Comme source d’énergie, nous avons le secteur (la SONABEL qui offre du 220 V), le groupe électrogène, et les batteries. Les batteries peuvent être chargées par le secteur, le groupe électrogène, ou les panneaux solaires.
2.4.
LES EQUIPEMENTS D’ENVIRONNEMENT
Pour des raisons de sécurité et de bon fonctionnement, l’environnement d’un site GSM comporte plusieurs équipements et éléments à cet effet.
2.4.1. Les climatiseurs Ils sont utilisés pour le conditionnement des équipements à l’intérieur du shelter. En effet le fonctionnement des équipements, notamment de la BTS produit de la chaleur qui doit être évacuée pour sa bonne marche et une durée de vie assez élevée. La durée de vie moyenne d’un climatiseur fonctionnant 24H/24H est de trois (3) ans. Aussi pour des raisons de sécurité, on installe souvent deux (2) climatiseurs se relayant dans le shelter.
46
2.4.2. Le shelter Abris et locaux techniques, les shelters sont utilisés pour abriter le matériel d’émission GSM, de radiodiffusion, ou de télédiffusion. Ils sont souvent en bâtiments préfabriqués de petite taille, et se trouvent au pied des pylônes.
2.4.3.
Les détecteurs d’incendie
Ils sont installés pour des raisons de sécurité mais signalent parfois de fausses alarmes car ils se déclenchent en fonction de la température et non de la fumée ; donc une fois que la climatisation ne fonctionne pas bien, il ya des alarmes.
2.4.4.
Les extincteurs
Ils sont utilisés pour éteindre les incendies causés par des court-circuits sur les équipements du site. Sous l’effet de court-circuits, certains équipements peuvent s’échauffer au point d’entrainer des incendies dangereux pour les équipements et même pour les vigiles du site et les populations environnantes.
2.4.5. Les pylônes Le pylône peut être défini comme un poteau ou un support vertical destiné à porter une charge, que constituent les antennes dans notre cas. On distingue plusieurs types de pylônes. Ce sont : - le pylône en treillis ; - le pylône à chainette ; - le pylône tubulaire ; - le pylône en béton ; - le pylône en bois.
Dans le cas des télécommunications, plus précisément dans le cadre de l’implantation des sites GSM, on utilise les pylônes en treillis. Les pylônes en treillis sont métalliques et constitués par un assemblage de membrures formant un treillis. Ils comportent un fut généralement triangulaire et des consoles ou des traverses. Les fondations sont généralement à pieds séparés. On les appelle des pylônes tétrapodes. Les pylônes en treillis peuvent être auto-stables (c’est-à-dire que le pylône ne tient que sur lui-même) ou haubanés (c’est-à-dire que des haubans sont nécessaires pour stabiliser le pylône). 47
La hauteur maximale des pylônes en ville est de 45 mètres et la longueur maximale des bons entre les relais est normalisée à 50 Kilomètres.
EXEMPLE DE COMPOSITION D’UN SITE GSM Le site de LINOGIN qui est pris comme exemple est un site situé sur la route de ziniaré. Sa composition se fera comme suit : 1. SECTEURS Le site comporte deux secteurs, chacun en 900 et 1800 MHz : -
Secteur n°1 : azimut 160° ;
-
Secteur n°2 : azimut 220°.
2. ANTENNES Une antenne bi-bande DAPA 48210-382DT par secteur. Caractéristiques de cette antenne : -
couverture - plan horizontal : 68° ;
-
couverture DCS - plan vertical : 6,5°-7,5° ;
-
couverture GSM - plan vertical : 6,5°-7,5° ;
-
tilt électrique DCS variable de -2° à -8° ;
-
tilt électrique GSM variable de -2° à -8° ;
-
2 connecteurs DIN 7/16 pouce, situés en bas de l’antenne ;
-
double polarisation +/- 45° ;
-
diplexeur 900-1800 MHz intégré.
3. BAIE - TRX Deux baies Nortel Networks S8000, une BTS en 900 MHz avec 3 TRX par secteur, une BTS en 1800 MHz, avec 2 TRX par secteur. Chaque secteur du site en 900 MHz est équipé de 3 TRX. Chaque secteur du site en 1800 MHz est équipé de 2 TRX.
48
Figure n°13: Emplacement des antennes sur le pylône
49
Figure n°14: Schéma des connexions du site
50
Figure n°15: Schéma des connexions des BTS 900 MHz
51
Figure n°16: Schéma des connexions des BTS 1800 MHz
52
4. BILAN DES PUISSANCES 4.1.
BTS 900 MHz
TRX
2 dBm
PA
+ 36 dBm
Coupleurs-Duplexeurs
- 3 dBm
Câble coaxial
- 2 dBm
Gain antenne
+ 14 dBi
PAR
47 dBm La puissance d’émission des antennes en 900 MHz est de 47 dBm, soit 50 Watts de
PAR.
4.2.
BTS 1800 MHz
TRX
2 dBm
PA
+ 30 dBm
Coupleurs-Duplexeurs
- 3 dBm
Câble coaxial
- 2 dBm
Gain antenne PAR
+ 16 dBi 43 dBm
La puissance d’émission des antennes en 1800 MHz est de 43 dBm, soit 20 Watts de PAR.
53
Chapitre II : REALISATION ET GESTION D’UN SITE GSM Les opérateurs de téléphonie mobile doivent implanter un nombre très important de sites d’émission-réception pour couvrir le territoire afin que leurs abonnés puissent passer des communications. Ces émetteurs-récepteurs, aussi appelés relais, BTS ou stations de base servent d’intermédiaire entre le téléphone mobile (MS) et le sous-système réseau (NSS) qui regroupe l’ensemble des éléments de gestion des mobiles et d’acheminement des communications.
Utilité des antennes relais La BTS représente l’infrastructure de base de l’opérateur. La téléphonie mobile sans antennes relais serait comme le chemin de fer sans rail. Les BTS transmettent les appels émis ou reçus dans la zone qu’elle couvre. Cette couverture dépend de multiples facteurs, dont : l’absence d’obstacles, l’éloignement entre deux BTS et leur sollicitation. De plus de 20 kilomètres de rayon, sur les routes et en rase-campagne, la portée du « champ » tombe à une centaine, voir quelques mètres en zone urbaine. Il faut le savoir, les BTS gèrent en moyenne entre 50 et 100 appels simultanément. Dans les zones fortement peuplées, il faut parfois doubler, voire tripler le nombre d’antennes. Il est donc nécessaire d’installer de nouvelles antennes et de faire évoluer celles existantes.
ETUDE PRELIMINAIRE Les opérateurs de téléphonie mobile GSM sous-traitent avec des entreprises privées spécialisées dans l’implantation des sites radio, particulièrement l’installation du pylône et du shelter. Dans le cas présent de TELECEL Faso, il sous-traite avec les entreprises comme la STA, le groupe ZIL, SYSCOM, STE et TRANSCOM. 1. CONTENU DE L’ETUDE DU RESEAU DE L’OPERATEUR L’opérateur définit de nouvelles zones à équiper, pour compléter la couverture du territoire. Pour cela, il commande à un sous-traitant spécialisé (STA, ZIL Telecom, SYSCOM, TRANSCOM….) la réalisation d’une étude pour de nouveaux emplacements de relais. 54
L’opérateur définit une zone de quelques kilomètres en zone rurale ou de quelques centaines de mètres en ville où devra se trouver le relais, il définit aussi les besoins de couverture, la capacité en trafic, les fréquences utilisées (900, 1800, 1900-2200 MHz). 2. COMMANDE DE L’OPERATEUR
2.1.
RECHERCHE DES EMPLACEMENTS
Le sous-traitant définit les superficies nécessaires pour l’implantation des pylônes, c’est a l’opérateur de négocier les emplacements des sites, qui seront classés par ordre de priorité par l’opérateur.
2.2.
DEBUT DE LA NEGOCIATION
Quand des emplacements ont été trouvés, le sous-traitant s’occupe de la négociation avec le propriétaire ou le chef du village si c’est en dehors des villes. C’est cette phase la plus délicate, puisque les propriétaires sont très réticents pour accueillir des antennes. Cette négociation dure tout au long de l’étude, et après la visite technique qui définit la position des baies et des antennes, une proposition est faite au propriétaire. Si la négociation s’est bien déroulée, le montant de la location (qui peut aller de 50000f CFA à 200000f CFA) payé par l’opérateur est fixé et un accord de principe est signé.
2.3.
VISITE TECHNIQUE
Les services de l’opérateur font une visite technique sur place, pour définir le type d’antennes et leurs positions. Le sous-traitant fait lui aussi des relevés pour prévoir l’installation du matériel et des chemins de câbles.
2.4.
DOSSIER TECHNIQUE
L’opérateur donne les spécifications générales du site au sous-traitant, qui va établir un dossier technique minimal contenant les plans descriptifs des travaux et la position sur le cadastre. Une fois le dossier retourné à l’opérateur, celui-ci va le compléter en faisant des 55
simulations pour choisir définitivement le type d’antennes, leurs orientations, les azimuts, les tilts, le bilan de liaison, la puissance apparente rayonnée (PAR).
2.5.
DEMARCHES ADMINISTRATIVES
Le sous-traitant prend connaissance du dossier complet et accomplit les démarches nécessaires. Il fait les demandes administratives pour la réalisation des travaux (permis de construire, demande de travaux…), fait une déclaration auprès de l’ARCE (Autorité de Régulation des Communications Electroniques). Si l’un des ces agréments n’est pas donné, le site doit être abandonné ou modifié de manière à devenir conforme et ainsi obtenir les autorisations nécessaires.
2.6.
DOSSIER TECHNIQUE COMPLET
Une fois toutes les autorisations obtenues, un dossier technique définitif est renvoyé à l’opérateur qui vérifie que tout correspond bien aux spécifications techniques initiales. Les travaux devront suivre scrupuleusement ce dossier.
2.7.
DECISION FINALE
L’opérateur étudie le dossier et vérifie que la négociation effectuée avec le propriétaire (prix d’achat, location) est convenable. Si tout est bon, l’accord de financement est donné, l’opérateur et le propriétaire concluent la négociation (signature du bail, acte de vente) et les travaux peuvent débuter.
REALISATION D’UN SITE GSM EXEMPLE : installation du site GSM de LINOGIN Le sous-traitant choisi par l’opérateur organise les travaux, il les réalise entièrement ou peut en sous-traiter une partie à des entreprises spécialisées dans le gros œuvre, l’installation du pylône, etc.
56
1. L’ACCESSIBILITE DU SITE
Cette étape doit permettre l’accès au site en question. S’il s’agit d’une région difficile d’accès, il faudra au préalable mettre en place un chemin praticable par les engins nécessaires à l’installation du pylône et autres matériels. Si le site se trouve sur un toit d’immeuble, il faudra sécuriser les abords du toit et préparer à accueillir les antennes et les BTS. Notre site en question est situé à quelques kilomètres de Ouagadougou donc il faut nécessairement réaliser un chemin praticable. C’est à ce moment-là que seront faites les fondations et chapes en ciment destinées à supporter le pylône et les baies. Lorsqu’ils seront utiles, les préfabriqués, jouant le rôle de shelter (abri pour les baies et matériels) seront mis en place, ou (si existant) aménagés pour recevoir le matériel.
2. INSTALLATION ET TEST DU MATERIEL
2.1.
INSTALLATION DU PYLONE
2.1.1. LE GENIE CIVIL Après les études validées, il faut d‘abord réaliser l’implantation des différents massifs pour l’ancrage, le shelter, le pylône et la climatisation. Pour ce fait, il faut utiliser du ciment, du gravier, du fer, de l’eau et du sable. En fait, le génie civil comporte trois (03) grandes étapes qui sont : L’implantation ; Le ferraillage ; Le coulage. L’implantation consiste à tracer la position de l’ambase pour les pylônes, les ancrages et le shelter. Ces tracés sont faits selon des dimensions bien déterminées qui doivent être respectées. Les dimensions sont les suivants : Ambase pylône : 160 x 160 x 135 (cm) Ancrage : 170 x 170 x 135 (cm)
57
Après l’implantation, il faut faire l’excavation qui consiste à balayer la superficie, creuser la fondation selon les dimensions données par le constructeur du pylône. Dans notre cas, l’excavation doit se faire à 5,3 volumes béton/m3. L’implantation prend environs deux (2) jours et l’excavation environs dix (10) jours mais cela dépend de la nature du sol. Les ferraillages sont faits avec des fers de dimensions seize (16) mm et douze (12) mm et de dix (10) mm. Il faut prévoir aussi des fers en attente appelés Elingues sur lesquels seront accrochés les tendeurs et les haubans. Le coulage des massifs consiste à faire le béton de propreté (qui permet d’uniformiser l’intérieur de la fouille) et le béton armé qui permet de constituer le massif central. Dans les normes GSM, pour un site, le dosage sera de 350 kg de ciment par m3 de béton soit sept (07) paquets de ciment, 682,5 kg de sable, 1174,95 kg de gravier et 175 litres d’eau.
2.1.2.
L’ELEVATION DU PYLONE C’est l’étape de la réalisation proprement dite du pylône. Le type de pylône dont nous
avons suivi la réalisation est un pylône haubané TIA-222-G Standard de hauteur 60m composé de dix (10) éléments de 6 m. Il faut d’abord poser l’ambase de forme carré sur le massif béton réalisé et boulonné. L’un après l’autre, a l’aide d’une grue pour le levage, des tirs forts, des poulies, des techniciens munis de leur chaussure de sécurité, des gants, des ceintures de sécurité, des casques, le montage des sections s’est fait sans problème. Il a fallu cinq (05) haubanages de 3 m dont le premier à 13,8 m, le second à 27,7 m, le troisième à 37,2 m, le quatrième à 49,0 m et dernier à 54,8 m. Enfin il a fallu fixer les bras de déports pour les antennes de faisceaux hertziens (FH) et positionner les antennes GSM et autres faisceaux sur la dernière section.
2.1.3.
LA MISE A LA TERRE
La mise à la terre globale est un élément très important car elle permet la protection contre les coups de foudre avoisinants et l’évacuation de l’électricité statique dans les câbles et les équipements. Elle est installée sur le châssis de l’antenne (sur la fixation basse dans certains cas) et doit être réalisée correctement pour éviter tous les problèmes sur les équipements.
58
Une fois la fouille de la mise à la terre terminée, on installe le paratonnerre dont la réalisation commence d’abord par la prise de terre, ou on creuse des fouilles de trois (03) puits dans lesquels nous enfonçons des piquets de deux (02) mètres. Ensuite, il faut réaliser le conducteur et fermer le puit. Après, il faut prendre la mesure de la terre à l’aide du Metrix qui est un appareil de contrôle. Cet appareil nous donne la valeur de la résistance de la terre. Pour affirmer que la terre est bonne, il faudrait que notre valeur soit inférieure à 10 ohms. Cette prise de terre est appelée patte d’oie.
2.1.4. LE BALISAGE
Le balisage est un feu placé au sommet du pylône pour la signalisation des obstacles à la navigation aérienne. Ce feu correspond à un feu de basse intensité de couleur rouge et une efficacité lumineuse excellente. Une paire de verrine et de lampe est placée diamétralement sur chaque facette du pylône. Ces deux lampes sont reliées dans un boitier avec un autre fil du shelter pour l’alimentation. Le câble est fait de sorte que les deux lampes puissent fonctionner simultanément à l’aide de la cellule photoélectrique permettant de commander automatiquement le balisage des obstacles en fonction de la luminosité ambiante (commutation jour/nuit).
2.1.5. LES ANTENNES Les antennes sont les éléments qui participent à la réception et à l’émission des informations. Elles sont fixées sur les bras de déport de sorte à couvrir une cellule de 360°, de diamètre 350 m en zone urbaine et 35 km en zone rurale. Dans notre cas, les antennes utilisées sont de dimension 2600 x 300 x 200 (cm). Le sous-traitant installe les antennes dans les azimuts et inclinaisons définis, met en place les câbles et prépare la structure pour accueillir les baies.
59
2.2.
INSTALLATION DU SHELTER
2.2.1. ASSEMBLAGE DU SHELTER
Les différents éléments constituants le shelter viennent directement en pièce détachable. Après le montage sur le massif, on utilise un catalogue pour le montage des éléments (l’embase, les panneaux, la toiture, la porte) de sorte à former un bâti.
2.2.2. INSTALLATION ELECTRIQUE Elle concerne l’alimentation des lampes internes qui sont en parallèle avec la lampe externe, le balisage et les climatiseurs tous connectés sur l’AC Distribution Box (voir annexe).
2.2.3. INSTALLATION TELECOM C’est l’installation de la partie centrale du shelter composée des éléments suivants : le rectifier, le BTS, l’IDU (InDoor Unit), le routeur etc.
2.2.4. INSTALLATION ENERGETIQUE Cette partie concerne l’installation d’un TGBT (Tableau Général de Basse Tension) et le fonctionnement des batteries. Ce tableau permet la transformation de la tension de 220 v envoyée par la SONABEL en 48 v pour pouvoir faire fonctionner les équipements. On installe également deux blocs de 24 batteries. Ces batteries emmagasinent l’énergie fournie par le rectifier pour assurer automatiquement le fonctionnement pendant quelques heures en cas de coupure d’électricité.
NB : nous précisons que les installations du pylône et du shelter sont assurées par le soustraitant. 2.3.
TEST DES MATERIELS Le sous-traitant s’occupe aussi de la sécurité du site, pour protéger les personnes qui
seront amenées à y travailler (garde-fous, rampe d’accès, échelle d’accessibilité…) 60
Le service de l’opérateur chargé de la planification des fréquences et du trafic désigne le nombre de TRX nécessaires, les fréquences à attribuer au site, ainsi que les cellules voisines à déclarer. Une équipe de technicien de TELECEL Faso qui connaisse le type de BTS utilisé (Ericsson dans notre cas) vienne la configurer avec les fréquences et le nombre de TRX donnés. Un technicien de l’entreprise qui fournit les BTS se rend sur place, pour terminer l’installation des baies. Il achève les derniers branchements : alimentation électrique, connexion des antennes, connexion de la liaison Abis et procède aux premiers essais en collaboration avec une personne du centre de supervision de TELECEL Faso, pour vérifier le bon fonctionnement et la bonne configuration de la BTS et des antennes, secteur par secteur. L’opérateur organise une visite qui lui permet de vérifier la conformité du site aux spécifications du dossier technique. Si le site est conforme, le sous-traitant est payé.
3. COUT
Il est à noter que les coûts de réalisation varient suivant la nature du site : Type de pylône, pylône existant, terrain difficilement accessible, capacité du site, nombre d’antennes... Lors de la location du terrain, le loyer mensuel varie suivant l’emplacement. La somme minimale à déployer pour l’installation d’un relais par un opérateur s’estime aux environs de soixante dix (70) à quatre vingt (80) millions de francs CFA, et ceci sans compter l’implantation du pylône et du shelter.
61
Tableau 3: Devis estimatif d’installation et de mise en service du site radio de la direction technique de TELECEL FASO Ouverture de chemins d’accès, clôture du site, terrassement, construction des locaux techniques, tableau électrique Pylône (60m) et installation
46 244 968 F CFA
Antennes GSM, antenne et bond FH (STM1) et câbles coaxiaux
70 187 399 F CFA
Installation et configuration d’une baie avec 1 TRX par secteur
2 000 000 F CFA
Achat et installation d’un groupe électrogène 180 KVA
20 006 700 F CFA
90 000 000 F CFA
Location du terrain par mois
60 000 F CFA
Gardiennage du site par mois
50 000 F CFA
Total
165 449 067 F CFA
Source : la direction technique de TELECEL Faso
Tableau 4 : Devis estimatif de la station relais de LINOGIN Ouverture de chemins d’accès, clôture du site, terrassement, construction des locaux techniques, tableau électrique Pylône (60m) et installation
20 006 700 F CFA
46 244 968 F CFA
Antenne et bond FH (8 E1) et câbles coaxiaux
3 000 000 F CFA
Achat et installation d’un groupe électrogène 16 KVA
8 527 441 F CFA
Location du terrain par mois
60 000 F CFA
Gardiennage du site par mois
50 000 F CFA
Total
77 889 109 F CFA
Source : la direction technique de TELECEL Faso
62
MISE EN SERVICE, MAINTENANCE ET SUPERVISION DU SITE GSM Les démarches administratives suivies de l’installation physique du site étant effectuées, l’opérateur c'est-à-dire TELECEL Faso doit acquérir une autorisation légale et officielle de mise en service du site.
1. MISE EN SERVICE COTE RADIO
La mise en service ou le commissionnement d’un site GSM représente le paramétrage logiciel, c’est-à-dire l’ensemble des configurations permettant la reconnaissance des équipements installés sur le site par les équipements du réseau GSM. Pour ce faire, au niveau du service BSS on envoie donc un script, c’est-à-dire une liste de commandes à la station de base via la liaison Abis. Le site, une fois ouvert à l’exploitation est surveillé par le service optimisation de l’opérateur qui procède à des réajustements, notamment au niveau de la puissance pendant le premier mois de fonctionnement. Des interventions peuvent avoir lieu sur le site pour affiner les réglages : baies, tilt, panne… Le site ne sera ensuite visité que quelques fois par an, notamment pour des pannes. Il est à noter également que le service optimisation effectue un drive test pour vérifier la bonne marche du site juste avant que celui-ci ne soit mis en service. Ce drive test consiste à vérifier principalement l’accès aux services de base, notamment les appels, les SMS, MMS et le GPRS.
63
Figure n°17 : Test des appels par le service optimisation
Figure n°18 : Test du handover par le service optimisation
64
2. MISE EN SERVICE COTE CORE
La mise en service de la partie radio terminée, les abonnés relevant de la station de base en question ont le réseau mais ne pourront jamais communiquer tant que le site ne sera pas déclaré a la partie NSS, à savoir au niveau du commutateur (MSC). Cette opération s’effectue également avec l’utilisation de commandes et permet d’identifier les cellules appartenant au site, la BSC gérant le site ainsi que sa zone de localisation.
3. MAINTENANCE DES SITES GSM
Chaque opérateur possède des Unités Réseau, ce sont des centres régionaux qui couvrent chacun une (ou plusieurs) dizaine(s) de départements, et qui y assurent le bon fonctionnement du réseau : étude de nouveaux sites, organisation de la maintenance, organisation des BSC, MSC… Il existe aussi chez chaque opérateur une UNS : Unité Nationale de Supervision. Cette UNS surveille 24h/24h le fonctionnement de tous les relais, des MSC, BSC… Si une panne est détectée, l’UNS organise la maintenance en envoyant du personnel qualifié qui travaille pour l’opérateur, ou pour l’entreprise qui a installé le site en question. La durée d’intervention peut être de quelques heures s’il s’agit d’un site GSM très important d’une grande ville à quelques jours, voire une semaine, si cela se passe dans une zone rurale, non stratégique.
4. SUPERVISION DES SITES GSM L’unité de supervision est un service informatique permettant de détecter les alarmes liées aux problèmes de fonctionnement du réseau. Il est constitué de superviseurs travaillant 24H/24H et se relayant suivant le système des quart. Ceux-ci entrent des commandes de manière régulière et répétitive soit manuellement, soit en programmant de manière automatique pour vérifier l’état des différents sites du réseau afin de détecter les problèmes qui surviennent. Le bon fonctionnement d’un réseau GSM est fonction de la qualité de sa supervision, car de cela dépend la détection des pannes ainsi que la rapidité et la qualité d’intervention sur les sites qui sont tombés ou qui vont tombés.
65
La matérialisation des alarmes et leur signification diffèrent d’un équipementier à un autre. Toutefois, les différents types d’alarmes reçues par la supervision d’un opérateur peuvent se regrouper en trois (3) familles : l’alarme mineure : cette alarme, comme son nom l’indique signale une faute mineure qui n’entrave pas le fonctionnement des équipements ; Exemple : Rack (boitier abritant les différents éléments de la BTS) ouverte ou mal refermée. l’alarme majeure : c’est une alarme qui nécessite une intervention sur l’équipement en faute ; Exemple : faute d’une carte PCMI entrainant un taux d’erreur de transmission élevée. l’alarme critique : comme son nom l’indique, c’est une faute qui entraine une perte totale de service ou partielle nécessitant une intervention impérative. Exemple : faute au niveau des équipements assurant les fonctions communes d’une BTS, panne d’un TRX. Il faut noter que certaines alarmes internes (propres à la BTS) sont renvoyées par la BTS elle-même sans passer par le câblage des alarmes externes.
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TROISIEME PARTIE : DIFFICULTES RENCONTREES, CRITIQUES ET SUGGESTIONS
67
Chapitre I : DIFFICULTES RENCONTREES Durant notre stage au sein de TELECEL Faso, nous avons été confrontés à bon nombre de difficultés qui, d’une manière ou d’une autre ont porté un frein à l’élaboration de ce présent document à savoir notre rapport de stage de fin de cycle. Déjà, nous sommes arrivés avec un retard d’environ une semaine du fait des nombreuses demandes de stages adressées à TELECEL Faso et le nombre de stagiaires à prendre en charge étant limité. Avec ce délai un peu réduit, il a été difficile de pouvoir bien assimiler les travaux effectués au sein de l’entreprise. Sur le terrain, les travaux pouvaient durer jusqu’à des heures tardives et souvent sans arrêt. Nous avons du nous adapter à un tel rythme, qui du reste se voyait alourdi par les conditions climatiques (forte climatisation ou chaleur importante en fonction des lieux de travaux). Le problème fondamental que nous avons rencontré fut l’absence de disponibilité de nos maitres de stage. En effet, ces derniers ont de lourdes responsabilités et travaillent sous pression du fait du sous-effectif des employés au sein de la Direction Technique de TELECEL Faso. Ils disposent donc de très peu de temps à mettre à la disposition des stagiaires et cela ne permet pas de bénéficier au maximum des éclaircissements sur les parties ambiguës.
68
Chapitre II : CRITIQUES ET SUGGESTIONS 1. CRITIQUES
TELECEL Faso, qui se présente aujourd’hui comme l’un des leaders de la téléphonie mobile au Burkina Faso a remarquablement évolué depuis sa création. Mais comme toute entreprise constituée d’hommes, TELECEL Faso connait des imperfections et est confrontée à certaines difficultés. Durant la période de notre stage au sein de TELECEL Faso, nous avons constaté que : il règne une parfaite entente entre les agents au sein de cette entreprise. Cela représente une condition de base pour mener à bien la mission de TELECEL Faso ;
les conditions de travail sont jugées acceptables ;
le personnel est assez motivé et cela se ressent au niveau du résultat du travail ; les agents sont
très ouverts et se prêtent aux stagiaires pour d’éventuels
éclaircissements ou explications. Malgré tous ces atouts, il faut reconnaitre que TELECEL Faso est confronté à de nombreuses difficultés. En effet, durant notre stage quelques problèmes ont attiré notre attention. Ce sont : Les problèmes d’ordre technique la documentation technique des équipements (Ericsson, Alcatel, Harris, etc.) est en anglais. Une partie des agents bien qu’ayant reçus une formation sur ces équipements se retrouve souvent limitée par la barrière de langue du fait que le Burkina Faso est un pays francophone. Les agents de TELECEL Faso n’ont pas tous la chance de bénéficier d’une formation sur les différents équipements de fournisseurs. L’apprentissage sur le tas n’est pas une chose à bannir, mais il faut reconnaitre qu’elle joue sur la qualité du travail, le rendement, et le temps mis pour l’exécution des travaux.
69
Les problèmes d’ordre matériel Le parc automobile de TELECEL Faso est insuffisant et cela joue souvent sur le temps mis pour l’exécution des travaux sur les sites distants ; Le manque de valises à outils est également à signaler car il empêche souvent une intervention simultanée sur différents sites.
Les problèmes d’ordre organisationnel On note une absence de fiche d’intervention journalière pour mentionner les taches effectuées après chaque sortie ; Les équipes de sortie n’ont pas toujours un chef, ce qui empêche souvent de situer les responsabilités.
2. SUGGESTIONS Pour faciliter et optimiser les conditions de travail, nous proposons les solutions ciaprès à TELECEL Faso : Sur le plan technique Nous préconisons d’envoyer
les agents de temps en temps dans des
séminaires de formation ou de recyclage pour se remettre à jour car les télécommunications représentent un domaine toujours en perpétuelle évolution ; Nous préconisons aussi, pour faciliter l’exploitation de la documentation technique : -
soit la traduction de la documentation technique des équipements en français ;
-
soit une formation des agents dans la langue internationale et incontournable qu’est l’anglais. 70
Sur le plan matériel
La qualité du travail fourni étant fonction de la motivation des agents, TELECEL Faso pour accroitre le rendement de ses agents devra les motiver à mieux travailler. Ainsi, il faudrait donner des primes et des avantages aux agents se donnant à fond dans leur travail. Il faudrait également octroyer plus de voitures aux agents ;
Pour une meilleure gestion des valises à outils, nous préconisons l’octroi d’une valise par équipe avec des règles d’utilisation bien définies pour mieux responsabiliser les agents à un meilleur entretien du matériel.
Sur le plan organisationnel
Les taches et leur répartition doivent clairement être définies. Aussi une hiérarchisation claire et franche responsabiliserait mieux les agents et permettra lors des problèmes de bien situer les responsabilités ;
Nous préconisons également la mise en place d’une base de données qui servira à stocker les informations relatives aux interventions (type d’intervention, équipement remplacé ou réparé, date d’exécution, temps mis pour l’exécution, agents ayant intervenus …) et la mise en place d’une fiche de rapport journalier pour les interventions sur les équipements. Cette mise à jour perpétuelle facilitera les opérations à venir car les agents travaillant sur plusieurs équipements ou plusieurs sites ne se retrouvent pas toujours quant à leurs travaux passés.
Sur le plan ressources humaines Nous préconisons le recrutement d’agents qualifiés pour renforcer l’effectif en place et rendre plus fluide et efficace les taches à effectuer.
71
CONCLUSION GENERALE La téléphonie mobile est l’un des secteurs des télécommunications qui a révolutionné le monde ces dernières décennies. Le GSM est aujourd’hui l’une des technologies les plus répandues dans le monde entier. Cette technologie est adaptée aux besoins des hommes de part sa mobilité et ceci grâce aux nombreux services et facilités qu’elle offre à ses utilisateurs. C’est donc pour étendre la zone de mobilité que des implantations de sites radio et de sites relais sont réalisées. Les phases essentielles dans la réalisation d’un site GSM se résument à l’étude radio et l’acquisition du site, aux travaux de montage des pylônes, d’installation des antennes (FH, panneaux directionnels), au câblage des équipements outdoor et indoor, puis à la mise en service du site. La difficulté dans la réalisation d’un site GSM réside surtout dans le dimensionnement et la planification du réseau, car de ces aspects dépend l’efficacité de la couverture radio qu’assurera le site après sa mise en service. A la fin de ce stage que nous avons effectué au sein de TELECEL Faso, nous sortons imprégnés de l’installation et la mise en service des sites GSM depuis l’érection du pylône en passant par l’assemblage mécanique du shelter pour terminer par la mise en œuvre des équipements d’énergie et des équipements radio. En dehors du contexte technique et pratique, notre passage au sein de TELECEL Faso nous a permis de développer des relations humaines et à apprendre à travailler en équipe. Nous renouvelons toute notre reconnaissance et notre gratitude à la direction technique de TELECEL Faso pour nous avoir permis d’effectuer ce stage de fin de cycle.
72
ANNEXES Liste des annexes ANNEXE 1 : vues extérieure et intérieure de BTS ANNEXE 2: Exemples de LNA ANNEXE 3: Antennes omnidirectionnelles ANNEXE 4: Antennes directionnelles ANNEXE 5: Shelters ANNEXE 6: pylônes
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ANNEXE 1 : vues extérieure et intérieure de BTS
74
75
ANNEXE 2: Exemples de LNA
76
ANNEXE 3: Antennes omnidirectionnelles
77
ANNEXE 4: Antennes directionnelles
78
ANNEXE 5: Shelters
79
ANNEXE 6: pylônes
Pylône autostable
Pylône haubanné
80
BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE
1.
1.1.
BIBLIOGRAPHIE
Documents Cours du module « GSM » par M. OUEDRAOGO (Karim). Documents portant sur le module « GSM » de HETEC BF. Documents des équipements de Telecel.
1.2.
Rapport de stage Rapport de fin de cycle de l’étudiant NAGDA (Wilfried Joël) sur les techniques d’implantation d’un site radio dans la spécialité réseaux et télécommunications. Rapport de fin de cycle de l’étudiant SAWADOGO (Marcel) sur l’Installation et Mise en service des sites GSM dans la spécialité réseaux et télécommunications. Rapport de projet des étudiants KONSIMBO (Tarwendé Adrien Nathanaël) et NAGDA (Wilfried Joël) sur la planification et optimisation d’un réseau GSM dans la spécialité réseaux et télécommunications.
2. WEBOGRAPHIE http://www.ulg.ac.be/telecom consulté le 10 mars 2011 http://www.juliendelmas.com consulté le 25 avril et le 07 mai 2011 http: //www.commentçamarche.com consulté le 15 mars 2011
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TABLE DES MATIERES
DEDICACES ............................................................................................................. 2 REMERCIEMENTS .................................................................................................. 3 SIGLES ET ABREVIATIONS ................................................................................... 4 LISTE DES FIGURES ............................................................................................... 5 AVANT PROPOS ...................................................................................................... 6 INTRODUCTION GENERALE ................................................................................. 7 PREMIERE PARTIE : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ET GENERALITE.......................... 8 SUR LE GSM ......................................................................................................................................... 8 Chapitre I : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL............................................................. 9 LES SERVICES ....................................................................................................................................... 9 ORGANISATION GENERALE DE L’ENTREPRISE .................................................................................. 11 Chapitre II : GENERALITE SUR LE GSM .......................................................................................... 14 PRESENTATION DU GSM ................................................................................................................... 14 1.
DEFINITION........................................................................................................................ 14
2.
OBJECTIFS .......................................................................................................................... 14
CARACTERISTIQUES DU RESEAU GSM .............................................................................................. 15 3.
BANDES DE FREQUENCES ................................................................................................. 15 3.1. GSM 900 ......................................................................................................................... 15 3.2. DCS 1800 ........................................................................................................................ 15
4.
5.
6.
TECHNIQUES DE MULTIPLEXAGE ...................................................................................... 17 4.1.
AMRF ......................................................................................................................... 17
4.2.
ARMT ......................................................................................................................... 17
4.3.
AMRC......................................................................................................................... 18
LES SERVICES ..................................................................................................................... 18 5.1.
LES TELE SERVICES..................................................................................................... 18
5.2.
LES SERVICES SUPPORTS DE TRANSMISSION (BEARER SERVICES) ............................ 18
5.3.
LES SERVICES SUPPLEMENTAIRES ............................................................................. 19
ARCHITECTURE DU RESEAU GSM...................................................................................... 19 6.1. 6.2.
LE RSS (RADIO STATION SUB-SYSTEM)...................................................................... 19 MOBILE STATION .................................................................................................. 21 82
6.3. BASE TRANSCEIVER STATION (BTS) ................................................................... 21 6.4.
BASE STATION CONTROLLER (BSC) ............................................................................... 22
6.5.
TRANSCODEUR (TCU/TRAU) : TRANSCODER AND ADAPTATION UNIT ......................... 22
6.6.
LE NSS (NETWORK STATION SUB-SYSTEM) ............................................................... 22
6.6.1.
Mobile Switching Center (MSC) ................................................................................ 23
6.6.2.
Gateway MSC (GMSC) ............................................................................................... 23
6.6.3.
Home Location Register (HLR) .................................................................................. 23
6.6.4.
Authentification Center (AuC).................................................................................. 24
6.6.5.
Visitor Location Register (VLR) .................................................................................. 24
6.6.6.
Equipment Identity Register (EIR) ............................................................................. 24
6.7.
L’OSS (Operating Sub-System) .................................................................................. 24
7.
LES INTERFACES ................................................................................................................ 25
DEUXIEME PARTIE : COMPOSITION, REALISATION ET GESTION D’UN SITE GSM ............................. 26 Chapitre I : COMPOSITION D’UN SITE GSM .................................................................................. 28 COMPOSITON D’UN SITE .................................................................................................................. 28 1.
DESCRIPTION D’UNE STATION RADIO ............................................................................... 28
2.
COMPOSITION D’UNE STATION RADIO............................................................................. 28 2.1.
LES EQUIPEMENTS RADIO GSM ................................................................................ 28
2.2.
LES EQUIPEMENTS DE TRANSMISSION ..................................................................... 36
2.2.1. Les antennes ........................................................................................................ 36 2.2.1.1. Les caractéristiques....................................................................................... 36 2.2.1.2. Les procédés ................................................................................................. 41 2.2.1.3. Liaison Abis ................................................................................................... 44 2.2.2. Les câbles ............................................................................................................. 45 2.2.2.1. Etiquetage ..................................................................................................... 45 2.2.2.2. Etanchéité ..................................................................................................... 46 2.3.
LES EQUIPEMENTS D’ENERGIE ...................................................................................... 46
2.4.
LES EQUIPEMENTS D’ENVIRONNEMENT ...................................................................... 46
83
2.4.1. Les climatiseurs .................................................................................................... 46 2.4.2. Le shelter.............................................................................................................. 47 2.4.3. Les détecteurs d’incendie .................................................................................... 47 2.4.4. Les extincteurs ..................................................................................................... 47 2.4.5. Les pylônes ........................................................................................................... 47 EXEMPLE DE COMPOSITION D’UN SITE GSM.................................................................................... 48 1.
SECTEURS .......................................................................................................................... 48
2.
ANTENNES ......................................................................................................................... 48
3.
BAIE - TRX .......................................................................................................................... 48
4.
BILAN DES PUISSANCES ..................................................................................................... 53
4.1.
BTS 900 MHz ................................................................................................................. 53
4.2.
BTS 1800 MHz ............................................................................................................... 53
Chapitre II : REALISATION ET GESTION D’UN SITE GSM................................................................ 54 ETUDE PRELIMINAIRE ....................................................................................................................... 54 1.
CONTENU DE L’ETUDE DU RESEAU DE L’OPERATEUR ...................................................... 54
2.
COMMANDE DE L’OPERATEUR ......................................................................................... 55 2.1.
RECHERCHE DES EMPLACEMENTS ............................................................................ 55
2.2.
DEBUT DE LA NEGOCIATION ..................................................................................... 55
2.3.
VISITE TECHNIQUE .................................................................................................... 55
2.4.
DOSSIER TECHNIQUE ................................................................................................ 55
2.5.
DEMARCHES ADMINISTRATIVES ............................................................................... 56
2.6.
DOSSIER TECHNIQUE COMPLET ................................................................................ 56
2.7.
DECISION FINALE ....................................................................................................... 56
REALISATION D’UN SITE GSM ........................................................................................................... 56 1.
L’ACCESSIBILITE DU SITE ................................................................................................... 57
2.
INSTALLATION ET TEST DU MATERIEL .............................................................................. 57 2.1.
INSTALLATION DU PYLONE ....................................................................................... 57
2.1.1. LE GENIE CIVIL ...................................................................................................... 57 2.1.2. L’ELEVATION DU PYLONE ..................................................................................... 58 84
2.1.3. LA MISE A LA TERRE ............................................................................................. 58 2.1.4. LE BALISAGE ......................................................................................................... 59 2.1.5. LES ANTENNES ..................................................................................................... 59 2.2.
INSTALLATION DU SHELTER ...................................................................................... 60
2.2.1. ASSEMBLAGE DU SHELTER ................................................................................... 60 2.2.2. INSTALLATION ELECTRIQUE ................................................................................. 60 2.2.3. INSTALLATION TELECOM ..................................................................................... 60 2.2.4. INSTALLATION ENERGETIQUE .............................................................................. 60 2.3.
TEST DES MATERIELS................................................................................................. 60
3.
COUT ......................................................................................................................... 61
MISE EN SERVICE, MAINTENANCE ET SUPERVISION DU SITE GSM .................................................. 63 1.
MISE EN SERVICE COTE RADIO .......................................................................................... 63
2.
MISE EN SERVICE COTE CORE ........................................................................................... 65
3.
MAINTENANCE DES SITES GSM......................................................................................... 65
4.
SUPERVISION DES SITES GSM ........................................................................................... 65
TROISIEME PARTIE : DIFFICULTES RENCONTREES, CRITIQUES ET SUGGESTIONS ............................ 67 Chapitre I : DIFFICULTES RENCONTREES ....................................................................................... 68 Chapitre II : CRITIQUES ET SUGGESTIONS ..................................................................................... 69 1.
CRITIQUES ......................................................................................................................... 69
2.
SUGGESTIONS ................................................................................................................... 70
CONCLUSION GENERALE ................................................................................. 72 ANNEXES .............................................................................................................. 73 Liste des annexes ............................................................................................... 73 BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE .............................................................. 81 1.
2.
BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................. 81 1.1.
Documents ................................................................................................................ 81
1.2.
Rapport de stage ....................................................................................................... 81
WEBOGRAPHIE .................................................................................................................. 81
TABLE DES MATIERES ....................................................................................... 82
85
