Accessibilité : taux de succès d’appel (CSSR)

L'ingénierie de l'accessibilité voix : modélisation, signalisation et analyse du KPI CSSR (Call Setup Success Rate)

Dans la supervision métrologique et l'optimisation des réseaux cellulaires, l'accessibilité représente la première ligne de défense de la qualité de service (QoS) perçue. Avant d'évaluer la clarté audio ou le taux de coupure en session, l'infrastructure doit valider son aptitude à allouer des ressources de signalisation et de trafic dès l'initialisation de la requête de l'abonné

Cet enjeu est mesuré par le CSSR (Call Setup Success Rate ou taux de succès d'établissement d'appel). Analyser ce KPI exige de descendre dans les couches protocolaires pour corréler les messages de contrôle du réseau d'accès (RAN) et du cœur de réseau selon la génération technologique déployée.

1. Modélisation mathématique du CSSR selon le 3GPP

En ingénierie télécom, calculer le CSSR par une simple division globale est insuffisant. Le standard 3GPP décompose l'accessibilité en une approche multi-étapes. Le CSSR est le produit de deux taux de succès distincts : CSSR=RRC_SR ×RAB_SR ×100

a) Le RRC_SR (Radio Resource Control Success Rate)

Il mesure le succès de l'établissement du canal de signalisation radio initial entre l'équipement utilisateur (UE) et l'antenne.

• Enjeu : Valider que la couche physique, les processeurs de signalisation et les canaux d'accès aléatoire (RACH/PRACH) ne sont pas saturés.

b) Le RAB_SR (Radio Access Bearer Success Rate)

Une fois la signalisation radio établie, il mesure la réussite de l'affectation du canal de trafic voix entre la station de base et le cœur de réseau.

• Enjeu : Allouer les ressources physiques de trafic (canaux de parole dédiés ou tranches de fréquences) indispensables au transport des paquets de voix.

De façon terre à terre, Le CSSR représente la proportion d’appels correctement établis par rapport au nombre total de tentatives d’appel.

De manière simplifiée : CSSR = nombre d’appels établis avec succès / nombre total de tentatives d’appel × 100

2. Analyse du CSSR par génération de réseau : Mécanismes et Signalisation

a) En 2G / GSM : La logique circuit et la gestion fine des canaux fixes

En architecture 2G, l'établissement d'appel repose sur une commutation de circuits pure, caractérisée par des ressources physiques figées.

• Le parcours protocolaire : L'UE émet une requête sur le canal radio RACH. Le réseau lui alloue d'abord un canal de contrôle dédié appelé SDCCH (Standalone Dedicated Control Channel). C'est sur ce canal SDCCH que s'exécutent l'authentification (via la carte SIM et le HLR) et l'acheminement du message de signalisation Setup. Ensuite, le BSC ordonne la bascule sur un canal de trafic voix TCH (Traffic Channel).
• Causes de dégradation du CSSR : Le CSSR 2G s'effondre en cas de congestion SDCCH (l'appel échoue avant la sonnerie) ou de congestion TCH (les ressources de contrôle sont prêtes, mais le réseau ne peut allouer de ressource de parole). Les interférences de fréquences (RxQual dégradé, mauvais rapport C/I) provoquent également des rejets de signalisation.

b) En 3G / UMTS : Le domaine circuit sur code et la problématique des interférences

L'UMTS maintient la voix dans le domaine circuit, mais remplace les canaux fixes par un multiplexage par codes (WCDMA).

• Le parcours protocolaire : La signalisation transite par l'établissement d'une connexion RRC auprès du contrôleur de réseau radio (RNC). Une fois le plan de contrôle actif, le RNC requiert du cœur de réseau (MSC) l'attribution d'un RAB (Radio Access Bearer) voix circuit à 12,2 kbps.
• Causes de dégradation du CSSR : Le réseau 3G étant intrinsèquement limité par l'interférence (effet de respiration des cellules), une dégradation du rapport signal sur bruit Ec/No ou un taux d'erreur de blocs (BLER) élevé empêche le terminal d'atteindre la puissance requise pour finaliser la négociation RRC. La saturation des codes de canalisation (OVSF Codes) au niveau de la cellule bloque également l'allocation des RAB.

c) En 4G / LTE (VoLTE) : La bascule vers le Tout-IP et le sous-système IMS

La 4G élimine définitivement la commutation de circuits. La voix est encapsulée sur IP sous la forme d'un service VoLTE (Voice over LTE), déplaçant la mesure du CSSR vers le protocole applicatif SIP (Session Initiation Protocol) [Source 3].

• Le parcours protocolaire : Le terminal émet un message SIP INVITE transporté par le bearer par défaut de signalisation (QCI 5). Le cœur de réseau ordonne alors à l'eNodeB d'ouvrir un Dedicated Bearer associé au QCI 1 à débit garanti (GBR), sanctuarisé pour le flux de parole RTP. Selon les spécifications ETSI TS 102 250-2, le CSSR est validé dès que l'UE émetteur intercepte le message SIP 180 Ringing (Sonnerie) en provenance du récepteur [Source 3].
• Causes de dégradation du CSSR : La VoLTE est multi-couches. Un échec peut provenir d'une saturation des blocs de ressources physiques (PRB) de la cellule, d'un effondrement du SINR empêchant le décodage de la signalisation RRC, d'un timeout de routage IP dans le réseau de transport (Backhaul) ou d'un rejet de signalisation par les serveurs proxy de l'IMS. De plus, dans les zones sans couverture VoLTE, le réseau doit exécuter une bascule complexe inter-technologies vers la 2G/3G via le mécanisme de CS Fallback (CSFB) ; le moindre défaut de paramétrage des voisins radio rompt cette transition et fait échouer l'appel.

d) En 5G / NR (VoNR) : La voix native sur la New Radio

En architecture 5G Standalone (5G SA), la voix est portée nativement par le protocole VoNR (Voice over New Radio). Le principe de validation SIP (INVITE / 180 Ringing) reste identique à la 4G, mais l'infrastructure radio (gNodeB) et le cœur de réseau (5GC) basculent sur le modèle des QoS Flows. L'appel voix y requiert l'activation dynamique d'un flux prioritaire de type 5QI 1 (GBR) géré par la nouvelle couche de protocole SDAP. Le CSSR y est conditionné par la stabilité de la couverture en bandes hautes (Bande cœur 3,5 GHz) et par la rapidité d'établissement des tranches de réseau virtuelles (Network Slicing). Dans les déploiements 5G NSA (Non-Standalone), la voix n'exécute pas de processus VoNR mais s'appuie directement sur la couche VoLTE 4G via la double connectivité (EN-DC).

3. Protocoles d'instrumentation et de mesure terrain (Drive Testing)

La validation réglementaire ou industrielle du CSSR sur le terrain exige un environnement de test rigoureusement standardisé (recommandations ETSI TS 102 250) [Source 3] :

• L'élimination du biais de la partie appelée : Pour s'assurer qu'un échec d'établissement provient du réseau et non d'un utilisateur distant (occupé, messagerie), le terminal appelant doit impérativement cibler un automate de réponse réseau fixe (Call Generator / Mocha). Cet équipement décroche instantanément, maintient la session de parole, puis raccroche proprement.
• La capture des traces protocolaires : Les robots de mesure (type Nemo, SwissQual) enregistrent simultanément les indicateurs physiques de couche 1 (RSRP, SINR, RSCP, RxLev) et exécutent des captures de paquets au format PCAP. L'échantillonnage doit être statistiquement représentatif (loi binomiale) : un audit terrain exige un nombre minimal de tentatives par zone géotype (souvent fixé à un minimum de 384 appels) pour garantir un intervalle de confiance supérieur à 95 % et éliminer les conclusions hâtives basées sur des échecs isolés.

4. Stratégies d'optimisation et d'ingénierie réseau

L'amélioration d'un CSSR dégradé repose sur l'activation de leviers d'ingénierie physique et logicielle ciblés selon le diagnostic :

• L'arbitrage de la congestion via l'ARP : Si les échecs d'allocation RAB proviennent d'une saturation des ressources physiques radio, l'opérateur doit configurer les profils d'ARP (Allocation and Retention Priority) au niveau de son cœur de réseau. Un ARP voix prioritaire autorise l'antenne à préempter (déconnecter instantanément) les flux de données non critiques (QCI 9 / Internet Best Effort) pour libérer la capacité nécessaire à l'établissement de la communication vocale.
• Le déploiement des fonctionnalités SON (Self-Organizing Networks) : Pour corriger les échecs liés à la mobilité et aux transitions inter-cellulaires, l'activation des modules ANR (Automatic Neighbor Relation) permet aux antennes de détecter et de corriger automatiquement les relations de voisinage manquantes. En parallèle, les algorithmes de MLB (Mobility Load Balancing) modifient dynamiquement les seuils de handovers pour transférer le trafic des cellules saturées vers les cellules adjacentes sous-utilisées.
• L'optimisation des antennes physiques : Si les échecs se concentrent en bordure de cellule ou en indoor (RSRP/RSCP faible), les ingénieurs exécutent des modifications mécaniques ou logicielles : ajustement du Tilt (inclinaison verticale du faisceau) pour concentrer l'énergie électromagnétique sur la zone de plainte, modification de l'azimut, ou déploiement de micro-sites (Small Cells) pour densifier la couverture indoor.

Conclusion générale

Le CSSR (Call Setup Success Rate) s'impose comme le KPI pivot de la gouvernance de l'accessibilité dans les architectures de télécommunications mobiles. En matérialisant le taux de succès du parcours protocolaire complet du canal d'accès aléatoire radio initial à la validation de session par le cœur de réseau , il trace la frontière exacte entre un réseau simplement visible et un réseau opérationnel .

Maintenir un CSSR d'excellence exige de dépasser la simple analyse de la couverture radio pour orchestrer une cohérence fine entre le dimensionnement des ressources physiques, la configuration des priorités d'admission (ARP) et la stabilité des passerelles de signalisation des cœurs de réseaux circuits et IMS. C'est par cette rigueur métrologique continue que les opérateurs sécurisent la fiabilité de leurs services voix et garantissent le respect de leurs obligations réglementaires institutionnelles.