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RÉSUMÉ
L'interface radio LTE (Long Term Evolution) repose essentiellement sur le mode paquet, et la notion de bloc ressource. L'article aborde les caractéristiques du signal transmis, la gestion des formats de transport et les structures liées au multiplexage temporel. Les différents canaux physiques permettent d'assurer l'accès d'un terminal au réseau. La couche MAC permet le multiplexage de différents flux et assure, grâce à un protocole de retransmission, un taux d'erreur modéré. Enfin, RLC assure la qualité de service par des retransmissions si nécessaire et PDCP garantit la sécurité et permet la compression des données et des en-têtes.
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Xavier LAGRANGE : Professeur Télécom Bretagne, Institut Mines-Télécom, Cesson-Sévigné, France
INTRODUCTION
Au cours des années 2000, il est apparu assez rapidement que le système UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), même dans sa version haut-débit (High Speed Data Packet Access), resterait limité en terme de débit, de latence et de capacité, du fait de sa transmission basée sur le CDMA et de la complexité de son architecture. En 2004, le 3GPP (3rd Generation Partnership Project) a donc lancé un groupe de travail pour des évolutions à long terme, ou LTE pour Long Term Evolution, de l'interface radio des systèmes de 3e génération. Le travail de ce groupe a conduit à la spécification d'une interface radio totalement nouvelle et a déclenché un travail analogue de refonte complète de l'architecture des réseaux cœurs. L'ensemble de ce nouveau système est couramment désigné par LTE bien que le terme LTE ne s'applique qu'à l'interface radio.
Cet article se focalise sur la présentation de l'interface radio tout en présentant l'architecture générale du système. Le 3GPP produit des documents de spécifications par vagues successives appelées Release. L'interface radio LTE est définie dans un ensemble de recommendations publiées lors de la Release 8 (les releases précédentes n'incluent que les systèmes GSM et UMTS). Cet article en présente les caractéristiques essentielles et s'appuie sur la Release 8. Ce qui est présenté reste cependant valide pour les Releases ultérieures.
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Principes généraux de LTE
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1. Architecture d'un réseau LTE-EPC
1.1 Objectifs de LTE
Ce paragraphe présente les objectifs principaux de performance du LTE qui ont été fixés par le 3GPP dans la phase initiale du travail de spécification (voir [TE 7 371] pour plus de détail). L'ensemble de ces objectifs est tenu par le système dès la Release 8.
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Un débit élevé
Anticipant l'augmentation des débits nécessaires, du fait du développement de l'accès à l'internet depuis un terminal mobile, le 3GPP a fixé un objectif ambitieux en terme de débit : 100 Mbit/s sur la voie descendante (réseau vers terminal) et 50 Mbit/s sur la voie montante pour un système disposant de 20 MHz de bande passante dans chaque sens. Cela correspond à une efficacité spectrale de 5 bit/s/Hz, significativement supérieure à la capacité des systèmes précédents stagnant aux alentours de 1 bit/s/Hz. Cet objectif correspond au débit qui peut être offert sur un réseau hors charge pour un terminal ayant des conditions parfaites de réception. Sur un réseau chargé, le débit est bien sûr partagé entre les différents utilisateurs.
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Un système réactif
Le point le plus important en terme de performance du LTE est une latence inférieure à 5 ms sur un réseau peu chargé (délai entre la génération d'un paquet, par exemple dans le terminal, et l'arrivée à son destinataire).
Cette contrainte est imposée par la volonté de disposer d'un seul réseau basé sur le protocole IP (Internet Protocol ) assurant tous les services, y compris ceux à forte contrainte temps-réel comme la téléphonie (voix sur IP).
L'autre objectif lié au délai, et qui détermine la réactivité du système, est la capacité à envoyer ou recevoir des données en au plus 100 ms pour un terminal en état de veille (c'est-à-dire non utilisé depuis quelques minutes) ; ce délai est réduit...
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Architecture d'un réseau LTE-EPC
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - 3GPP - Evolved universal terrestrial radio access (E-UTRA) and evolved universal terrestrial radio access (E-UTRAN) – Overall description. Stage 2. - TS 36.300, 3rd Generation Partnership Project (3GPP), sept. 2008.
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(2) - 3GPP - Evolved universal terrestrial radio access (E-UTRA) – Medium access control (MAC) protocol specification. - TS 36.321, 3rd Generation Partnership Project (3GPP), sept. 2008.
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(3) - 3GPP - Evolved universal terrestrial radio access (E-UTRA) – Multiplexing and channel coding. - TS 36.212, 3rd Generation Partnership Project (3GPP), sept. 2008.
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(4) - 3GPP - Evolved universal terrestrial radio access (E-UTRA) – Packet data convergence protocol (PDCP) specification. - TS 36.323, 3rd Generation Partnership Project (3GPP), sept. 2008.
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(5) - 3GPP - Evolved universal terrestrial radio access (E-UTRA) – Physical channels and modulation. - TS 36.211, 3rd Generation Partnership Project (3GPP), sept. 2008.
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