Institut de la Francophonie pour Institut Eurécom l'Informatique Mémoire de fin d’études Intégration du protocole MBMS dans la plateforme TD-CDMA Réalisé par: NGUYEN Huu Nghia Promotion 9 – IFI Sous la responsabilité de : Mme Michelle WETTERWALD Ingénieur de recherche senior à l’institut Eurécom Sophia Antipolis, Le 20 octobre LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Table des matières Table des matières .2 Liste des figures.5 Liste des tableaux. Environnement de stage .12 CHAPITRE 2 – ETAT DE L’ART. UMTS - Les réseaux mobiles 3G. Architecture générale du réseau UMTS.
Le contexte international - Recherche et normalisation pour la 3G. Le protocole 3GPP MBMS .20 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Une perspective pour les réseaux post 3G. Broadcast et Multicast dans le contexte du projet Daidalos.
Plate-forme TD-CDMA .22 CHAPITRE 3 – VERS UNE PLATEFORME TD-CDMA MULTICAST. Adaptation du MBMS pour Daidalos. Mise en œuvre. Préparation pour une couche RRC multicast.
Mise en œuvre du RRC-RG. Les signaux de sortie. Interaction avec le NAS. Interaction avec le serveur RRM.
Mise en œuvre du RRC-UE. Traitement des messages MBMS sur le canal MCCH. Traitement des messages MBMS sur le canal DCCH. La machine à états finis.
Banc de test .41 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.44 Conclusions et perspectives.48 Annexe A - Termes & Abréviations.50 Annexe B - La machine à états finis côté UE.52 Annexe C – Document de spécification (Anglais) .57 Annexe D – Document de conception (Anglais).80 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Liste des figures FIGURE 1. L’EVOLUTION DES RESEAUX DE TELECOMMUNICATION. ARCHITECTURE DU RESEAU UMTS. ARCHITECTURE LOGIQUE DU MBMS.
PHASES D'UN SERVICE MBMS BROADCAST. PHASES D'UN SERVICE MBMS MULTICAST. UNE ILLUSTRATION EXEMPLAIRE DE LA RECEPTION D'UN SERVICE MBMS MULTICAST. INTEGRATION DE BROADCAST/MULTICAST DANS DAIDALOS.
EVOLUTION DU STANDARD 3GPP VERS PURE-IPV6. LA PILE PROTOCOLAIRE. LES COMPOSANTS LOGICIELS DE LA PLATEFORME. LA PLANIFICATION GENERALE.
LA PLANIFICATION DE LA PREMIERE PHASE. LA PLANIFICATION DE LA DEUXIEME PHASE. UNE ADAPTATION DU MBMS POUR DAIDALOS. LES PRIMITIVES D’UN SERVICE DANS LE MODE CONNECTION.
DIAGRAMME DES CLASSES : LES PRIMITIVES DES SERVICES MMBS DE LA COUCHE RRC. DIAGRAMME DE SEQUENCE: ETABLISSEMENT D’UN PTM RB. DIAGRAMME DE SEQUENCE: RELACHEMENT D’UN PTM RB. RESULTAT DU TEST AU MODE NATIF.
RESULTAT DU TEST AU MODE D’INTEGRATION - SIMULATION .46 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Liste des tableaux TABLEAU 1 : ORGANISMES REGIONAUX PARTICIPENT AU 3GPP. 16 TABLEAU 2: PROTOCOLS BROADCAST ET MULTICAST. 17 TABLEAU 3: REACTIONS DU UE POUR LA PROCEDURE JOIN. 30 TABLEAU 4: REACTIONS DU UE POUR LA PROCEDURE LEAVE.
30 TABLEAU 5: BANC DE TEST. 42 TABLEAU 6: SCÉNARIO DE TEST. 42 TABLEAU 7: RESULTATS ESPERES COTE RG. 43 TABLEAU 8: RESULTATS ESPERES COTE UE.
44 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Remerciements En premier lieu, je tiens à exprimer ma plus grande reconnaissance envers ma responsable de stage, Madame Michelle WETTERWALD qui a accepté de m'accueillir en stage avec son équipe de recherche pour m'avoir permis de mener à bien ce travail par ses conseils, ses remarques et ses suggestions. Je la remercie aussi pour son soutien, l’encouragement qu'elle m'a donné pour faciliter mes conditions de vie à Sophia, pour me familiariser avec la vie de l'équipe. Je tiens à remercier Monsieur Christian BONNET, Directeur de l’unité Communications Mobiles de l’Eurécom, pour son encouragement et sa sympathie pendant mon stage. Je tiens à exprimer toute ma reconnaissance à Monsieur HO Tuong Vinh, Directeur d’études de l’IFI (Institut de la Francophonie pour l’Informatique), d’avoir préparé mon stage.
Je remercie aussi vivement Monsieur Charles Durand, Directeur de l’IFI, de m’avoir bien favorisé au cours de mon stage. Je remercie tous les membres de l’unité Communications Mobiles pour leurs encouragements, leurs conseils, leurs aides et la sympathie qu'ils m'ont donnée. Depuis le début de mon stage en France, j'ai reçu beaucoup d'aides et d'encouragements de mes amis. Tout cela me permet de mieux compléter le stage.
Je les remercie. Je voudrais également remercier mes parents et ma sœur qui m'encouragent énormément depuis le début de mon stage en France. Enfin, un grand merci à toutes les personnes de l’Institut Eurécom et de l’IFI de m’avoir aidé au cours de mon stage. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Résumé La nouvelle génération de réseaux post 3G doit intégrer tous les réseaux existants, c'est-à-dire les réseaux de données de type Internet, les réseaux téléphoniques, que ce soit le réseau téléphonique commuté ou le réseau cœur d’un opérateur de mobiles, et les réseaux de vidéo pour effectuer de la diffusion de télévision ou de la vidéo à la demande.
En ce qui concerne le broadcast et le multicast, pour les réseaux de télécommunication UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) où les ressource radio et les ressources du réseau de cœur sont vraiment limitées, on doit recourir au protocole MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service) normalisé par le 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Ce rapport vise à présenter l’intégration et les expérimentations du protocole MBMS dans la platforme TD-CDMA (Time Division – Code Division Multiple Access) d’Eurécom dans le cadre du projet DAIDALOS (Designing Advanced network Interfaces for the Delivery and Administration of Location independent, Optimised personal Services ). Le rapport se compose de 4 chapitres et 4 annexes. D’abord, le chapitre 1 présente le problème du Broadcast et du Multicast dans DAIDALOS et l’environnement du stage.
Ensuite, dans le chapitre 2, un état de l’art dans le domaine d’étude sera présenté. Le chapitre 3 présentera les démarches à faire pour produire une couche RRC (Radio Resource Control) multicast dans la plateforme TD-CDMA avec des adaptations nécessaires au protocole MBMS. Et puis, le chapitre 4 donne une évaluation sur l’intégration et les expérimentations sur ces adaptations. L’annexe A vous montrera des termes et des abréviations.
L’annexe B représentera la machine à états finis côté UE (User Equipment) modélisé avec Télélogic Tau L’annexe C est le document de spécification du protocole MBMS synthétisé à l’Eurécom L’annexe D est le document de conception. Mot clés: B3G, Broadcast, Daidalos, Multicast, MBMS, TD-CDMA, UMTS, 3GPP 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Abstract The new B3G network must integrate all existing networks: Enterprises, Multimedia and Telecommunications. In regard to Broadcast and Multicast in the UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) telecommunications network where the radio resources and network resources are really limited, we have to use the MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service) protocol, which is standardized by the 3GPP (3rd Generation Partnership Project). This report aims to present the integration and the experimentations of MBMS protocol in the Eurecom’s TD-CDMA (Time Division – Code Division Multiple Access) platform within the scope of DAIDALOS project (Designing Advanced network Interfaces for the Delivery and Administration of Location independent, Optimised personal Services ).
This report is composed with 4 chapters and 4 appendixes First of all, the chapter 1 presents the broadcast and multicast problems in DAIDALOS project and the working environment. In the chapter 2, A state of the art in the domain will be presented The chapter 3 presents the process to product a RRC (Radio Resource Control) multicast layer in the TD-CDMA platform with necessary adaptations to the MBMS protocol. The chapter 4 gives an evaluation on the integration and experimentations on the adaptations. The appendix A presents a list of terms and abbreviations used in the report The appendix B presents the UE’s finite state machine modeled with Telelogic Tau The appendix C is the Eurecom's specification document of the MBMS protocol The appendix D is the Eurecom's design document.
Key words: B3G, Broadcast, Daidalos, Multicast, MBMS, TD-CDMA, UMTS, 3GPP 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chapitre 1 CHAPITRE 1 - INTRODUCTION 1. Problématique Le réseau sans fil de troisième génération (3G), fournit une bande passante plus élevée, un accès à l’internet à plus haute vitesse. Cela favorise énormément des services multimédias. Au fur et à mesure que les technologies et la société changent, il y a une prolifération de technologies et de services pour les utilisateurs mobiles.
Cela crée un environnement de communications complexe non seulement pour les utilisateurs mais également pour les opérateurs. DAIDALOS est un Projet Intégré dans le cadre du FP6 (6th Framework Program) lancé au niveau européen et regroupe un grand nombre de partenaires. Il s’adresse aux problèmes d'hétérogénéité des accès. Pour le multicast, par exemple, on doit assurer une diffusion de contenu multimédia sans interruption et indépendante du type de réseau – que ce soit un réseau de diffusion, un réseau de télécommunication ou un réseau sans fil d’entreprise.
Parmi ses 46 partenaires industriels et académiques, Eurécom joue un rôle actif pour remplir les objectifs avec la plateforme radio logicielle TD-CDMA qui est développée au sein du département Communications Mobiles. L'utilisation d’une technologie de radio logicielle permet de conserver des coûts d’équipements raisonnables, car principalement basés sur des équipements peu chers tels que des micro-ordinateurs PC. D’autre part, cela fournit un moyen idéal pour mener des expérimentations en vraie grandeur d’un système radio mobile. Enfin, ces plateformes sont utilisées pour valider des avancées théoriques, en particulier dans le domaine très prometteur des réseaux sans fil post 3G [35].
A l’heure actuelle, la plateforme TD-CDMA reste encore un système unicast conforme à la norme 3GPP R4 [2]. Dans un système unicast, il s’agit des connexions de type point à point entre le client et le serveur. Avec une augmentation des applications consommant énormément de bande passante radio, et particulièrement, avec un grand nombre d’utilisateurs recevant le même service à haut taux de données, la distribution d'information efficace devient 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Pour résoudre ce problème, le Broadcast/Multicast est utilisé pour communiquer simultanément avec un groupe de terminaux identifiés par une adresse spécifique.
L'avantage de ce principe par rapport à l’unicast classique devient évident quand on veut diffuser de la vidéo. Le paquet n'est émis qu'une seule fois, et sera routé vers toutes les machines du groupe de diffusion. Cela assure une économie des ressources radio très pertinente dans les systèmes mobiles [33]. Pour les réseaux locaux sans fils d’entreprise, on utilise IP Multicast de l’IETF comme solution.
Pourtant dans un réseau de télécommunication où les ressources radio sont vraiment limitées, ce protocole ne conviendra pas comme il consommera encore énormément de bande passante ainsi que l’énergie pour la signalisation. Le protocole MBMS (Multimédia Broadcast Multicast Service) conçu par le 3GPP, pour les systèmes mobiles 3G, utilise la même philosophie « one to many » et est dédié aux réseaux de télécommunications mobiles. Ce n’est donc pas étonnant qu’il faille intégrer le protocole MBMS dans la plate-forme afin d’optimiser l’usage des ressources radio, de se conformer à l’évolution de la norme 3GPP R6 (Release 6) et de satisfaire aux objectifs initiaux de la plateforme et aux exigences du projet Daidalos. La plateforme TD-CDMA est construite sur l’idée d’une architecture « Pure-IP » [1] pour conserver des coûts d’équipements en tenant compte du but « All-IP » [7] des réseaux post 3G.
Il reste donc une question sur l’adaptation optimisée du protocole MBMS à la plateforme. De plus, ce protocole est en voie de normalisation, et il faut également des expérimentations pour valider la stabilité du protocole. Dans le cadre du stage, j’étendrai la couche RRC de la plateforme TD-CDMA et la rendra RRC-multicast conformant à la norme 3GPP R6 [11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 37]. Motivation En choisissant le sujet, j’aurai une chance de contacter avec de grandes partenaires du projet Daidalos.
D’ailleurs, MBMS est actuellement un sujet à la pointe de la technologie. En plus, je bénéficierai d’une formation au métier de recherche et de développement.