Reseaux Mobiles Chapitre 1 GSM

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

U i ité Vi t ll d T iUniversité Virtuelle de Tunis

Ré M bilRéseaux Mobiles

GSM

11

Compilation cours GSM Tahar EZZEDINE

Le cours est le minimum requis.

* * *Pour être un bon il faut voir plus loin et par vous-mêmePour être un bon, il faut voir plus loin et par vous même

* * *« La curiosité est le meilleur moteur de l’apprentissage. »

22

Plan GSM

INTRODUCTION : Historique

Organismes de normalisationsOrganismes de normalisations

GSM : Architecture générale

NUMERISATION DE LA VOIX

L'interface Air

Le sous-système radio (BSS)

Structure du mobile GSM

La Station de Base

Le sous-système réseau (NSS)Le sous-système réseau (NSS)

Le réseau d’exploitation et maintenance

Découpage géographico-administratifp g g g p

Les services offerts par le GSM

Mise en œuvre des différentes identités dans le réseau GSM :

33

Mécanisme du Handover

Description des étapes lors d’un appel depuis un téléphone mobile

INTRODUCTION : Historique GSM

Avant le GSM …

Fin 70 : les premiers systèmes de radiotéléphonie sont analogiquesFin 70 : les premiers systèmes de radiotéléphonie sont analogiques

• Modulation de fréquence ou phase

• Méthode d’accès : multiplexage en fréquencep g q

Divers systèmes sont élaborés

• AMPS : Advanced Mobile Phone System : Etats-Unis

• NMT : Nordic Mobile Téléphone : Europe

• Multiples systèmes nationaux : Japon, Allemagne, Italie …

FranceFrance

• 1986 : Radiocom 2000 développé par France Télécom

• 1987 : SFR (Société Française de Radiotéléphone) : technologie ( p ) gNMT

• 1994 : 460000 abonnés sur les deux réseaux

44


1979 Signature d’un accord pour ouvrir la bande des 900 MHz aux services mobiles dans toute l’Europeservices mobiles dans toute l Europe

1982 Création du Groupe Spécial Mobile (GSM) par la CEPT (Conférence Européenne des Postes et Télécommunications)

1983 Le CNET lance le projet MARATHON (Mobiles ayant Accès au1983 Le CNET lance le projet MARATHON (Mobiles ayant Accès au Réseau des Abonnés par Transmission Hertzienne Opérant en Numérique)

1985 La Commission de la Communauté Européenne adopte le système définit par le GSM pour les pays membressystème définit par le GSM pour les pays membres

1987 Le groupe GSM entérine le choix du multiplexage, de la

55

modulation, du codage de la parole.


1987 Le groupe GSM entérine le choix du multiplexage, de la d l ti d d d l lmodulation, du codage de la parole.

1989 Le groupe GSM est transféré au sein de l ’ETSI (EuropeanTelecommunication Standards Institute)Telecommunication Standards Institute)

1991 Signature d’un protocole d’accord pour une ouverture concertée du GSM

1991 SFR et France Telecom obtiennent l’autorisation (licence) de déployer un réseau GSM. Première communication GSM. Phase1 S l’i l i b it i l é ifi ti GSM t d té àSous l’impulsion britannique, les spécifications GSM sont adaptées à la bande 1800 MHz pour faire face à la saturation en zone dense.

1992 O t i l L i l GSM h d l1992 Ouvertures commerciales. Le sigle GSM change de langue pour l’appellation « Global System for Mobile communications »

66


1995 Les travaux de normalisation des services se poursuivent et sont publiés. Phase 2 ( le signal d'appel ,la mise en attente ,la conférence à 6 , l'indication de coût ,l'identification de l'appelant , la restriction d'identification d'appelant ,l'identification de l'appelé ,la restriction d'identification d'appelé ,les groupes fermés d'abonnés ,les restrictions d'appel contrôlés par opérateur )

2001 Les services à valeur ajoutée viennent intégrer la spécification (Wap, SMS, GPRS). Phase 2+

77


88


Vers la 3eme génération

HSCSD High Speed Circuit Switched Data

Communications de donnees orientees circuit

Peut utiliser jusque 4 slots GSM (1 slot = 9,6 ou 14,4Kbps)

GPRS General Packet Radio Service

Communications de donnees orientees paquet

Peut utiliser jusque 8 slots GSM (115 Kbps)Peut utiliser jusque 8 slots GSM (115 Kbps)

EDGE Enhanced Data-rates for Global Evolution

Modulations d’ordre superieur (plus de bits/symbole) 384 Kbps (avec 8 slots)

Modulations adaptatives ARQ incremental

99

Modulations adaptatives, ARQ incremental


U.M.T.S Universal Mobile TelecommunicationSystem

IMT-2000 (www.itu.ch) : appel a propositions pour 1998

Objectifsj

Support multimédia

2 Mbit/s en vitesse réduite

144 kbit/sec en vitesse élevée (? 120 km/h)

couverture mondiale

UMTS Forum en 1996UMTS Forum en 1996

15 propositions en 1998

3GPP et 3GPP2 crées en Janvier 1999

1010


LTE

Le LTE (Long Term Evolution ( est un projet mené par 3GPP pourLe LTE (Long Term Evolution ( est un projet mené par 3GPP pour définir les Normes du future réseau de la 4G.

Il permettra le transfert des données à des hauts débits, avec des portées plus superieures.

Technologie semble s’être imposée face au Wimax mobile qui accumule les retardsaccumule les retards

LTE considéré comme évolution des normes d’UMTS/3GPP 3G

Il emploie une forme différente d’interface radio, utilisant OFDMA/SC-FDMA au lieu de CDMA

11


LTE : Motivations1. Besoin de système optimisant la commutation des paquets

Evolution de l’UMTS vers le tout paquet

2. Besoin des débits plus élevés

Débit théorique élevé du LTE: Downlink ~100 Mbits/s --Uplink ~ 50 Mbits/s

3. Besoin d’une très bonne qualité de service

Réduit le temps d’aller-retour

Réduire le temps d’établissement de connexion (< 100 ms)

Réduit le temps de transit (< 10 ms)Réduit le temps de transit (< 10 ms)

4. Besoin d’infrastructures moins coûteuses

Nouvelle architecture simplifiée avec moins d’équipements sur le réseauxNouvelle architecture simplifiée avec moins d équipements sur le réseaux

12


LTE: Comparaison WCDMA HSPAWCDMA(UMTS)

HSPA(HSDPA / HSUPA)

HSPA+ LTE

Vitesse maximum bps deVitesse maximum bps de liaison descendante 384 k 14M 28M 100M

Vitesse maximum bps de liaison montante 128 k 5.7M 11M 50M

Latencetemps de voyage aller-retourtemps de voyage aller retour approximativement 150 ms 100ms 50ms (ms) ~10 msAnnées approximatives de déroulement initial 2003 / 2004 2005 /2006 2008 /2009 2009 /2010déroulement initial 2003 / 2004 2005 /2006

HSDPA2007 / 2008

HSUPA

2008 /2009 2009 /2010

1313

Méthodologie d'accès CDMA CDMA CDMA OFDMA / SC-FDMA

Organismes de normalisations GSM

ETSI : Organisme de Normalisation pour l’Europe, il est à l’origine des différents normes de télécommunication comme le GSM et ledes différents normes de télécommunication comme le GSM et le Dect. Avant l’UMTS il était à la fois groupe de travail et institut de normalisation, maintenant l’aspect étude de la norme est faite au sein du 3GPP l’ETSI se gardant la prérogative d’établir les normessein du 3GPP l ETSI se gardant la prérogative d établir les normes pour l’Europe.

3GPP : Le 3GPP n’est pas qu’européen et regroupe L’ARIB3GPP : Le 3GPP n est pas qu européen et regroupe L ARIB organisme de normalisation japonais, T1 organisme de normalisation américain et TTA organisme de normalisation coréen. Organisme non pas de normalisation mais groupe d’étude il a comme but denon pas de normalisation mais groupe d étude il a comme but de faire évoluer le GSM/GPRS vers les systèmes de troisième génération

1414

Objectifs GSM

Les objectifs affichés du projet GSM sont:

• Système entièrement numérique

• Bonne qualité de signal

• Faible coût des téléphones portables

• Possibilité de roaming (étendre le réseau à toute l’Europe)

• Confidentialité des transmissions

• Portabilité : possibilité de changer de téléphone en conservant ses données personnelles (grâce à la carte à puce SIM)

• Réduction des fraudes : détection de tout usage frauduleux (téléphone carte SIM) ! ?(téléphone, carte SIM) ! ?

• Fonctionnalités et services avancés

1515

GSM : Architecture GSM

Le rôle d'un réseau de radiotéléphonie : permettre des communications entre abonnés mobiles et abonnés du RTC caractérisées par un accèsentre abonnés mobiles et abonnés du RTC caractérisées par un accès très spécifique, la liaison radio.

Trois sous-ensembles :

sous-système radio (BSS)

• Transmission radioélectrique• Transmission radioélectrique

• Gestion de la ressource radio

sous-système d'acheminement - réseau fixe (NSS)y ( )

• Etablissement des appels

• Mobilité

sous-système d'exploitation et de maintenance

• Admission sur réseau

1616

GSM : Architecture générale GSM

PLMN (Public Land Mobile Network )

......

AUC

VLR

R......

BTS

BSCMSC G R

TCP

BTS

VLRHLR

MSC

TCPP...... BTS

BSC MSC

VLR C

EIR

P

BTSMS

BTS

EIR

1717BSS (Base Station Subsystem) NSS (Network Subsystem )


MS : Mobile Station

BTS : Base Transceiver Station

BSC B St ti C t llBSC : Base Station Controller

MSC : Mobile-services Switching Center

HLR : Home Location Register

VLR : Visitor Location Registerg

GMSC : Gateway MSC

EIR E i t Id tit R i tEIR : Equipment Identity Register

AUC : Authentification Center

1818


LES INTERFACES NORMALISEES DU GSM

L’i t f UL’interface Um

C’est l’interface entre les deux sous systèmes MS (Mobile Station) et le BSS (Base Station Sub-system. On la nomme couramment « ( yinterface radio » ou « interface air ». évidemment normalisée pour permettre l'usage de mobiles de marques diverses sur des réseaux différentsdifférents

L’interface Abis

C’est l’interface entre les deux composants du sous système BSS : la BTS (Base Station Transceiver) et le BSC (Base Station Controler).

L’interface A

C’est l’interface entre les deux sous systèmes BSS (Base Station SubC est l interface entre les deux sous systèmes BSS (Base Station SubSystem) et le NSS (Network Sub System).

1919

NUMERISATION DE LA VOIX GSM

Les informations véhiculées via le réseau GSM sont transmises sous forme numérique ( voix ou données )forme numérique, ( voix ou données ..).

Le signal délivré par le microphone d’un téléphone mobile est un signal analogique qui est converti en un signal numérique.

Le signal analogique fourni aux bornes de l’écouteur a été transmis sous forme numérique et a été retransformé en signal analogique par un convertisseur numérique–analogique. q g q

filtre « passe-bande » 300 Hz–3 4 KHz CAD de 13 bit

2020

filtre « passe-bande » 300 Hz–3,4 KHz, CAD de 13 bit Fech = 8.000 ech/s => débit numérique de 104 kbit/s.


La transmission d’un tel débit nécessiterait une BP beaucoup trop largelarge.

Les données binaires passent donc dans un codeur qui réalise deux fonctions :

• éliminer des données redondantes de manière à réduire le débit à transmettre ;

• ajouter des codes permettant la détection et la correctionajouter des codes permettant la détection et la correction d’erreurs apparaissant lors de la transmission.

A la sortie du codeur, le débit binaire n’est plus que de 22,8 kbit/s, it è d i f i i ( l d i ti d d t d tsoit près de cinq fois moins ;( la description du codeur sort de notre

cadre ).

Un principe inverse est utilisé à la réception. Le signal binaire à 22,8 p p p gkbit/s provenant du démodulateur (récepteur radio) est décodé pour reconstituer un signal numérique à 104 kbit/s puis transformé en analogique par un CNA , filtré par le PB puis alimente l’ecouteur du

2121

analogique par un CNA , filtré par le PB puis alimente l ecouteur du téléphone mobile


Codeur LPC-RPE

La norme GSM utilise un codeur dit LPC RPE (Linear predictive codingLa norme GSM utilise un codeur dit LPC-RPE (Linear predictive codingand regular pulse excitation).

Son principe est le suivant:

Les échantillons sont stockés en mémoire par blocs de 160 échantillons (20 ms de parole).

A partir de l'analyse de ces échantillons le codeur génère 8A partir de l analyse de ces échantillons, le codeur génère 8 coefficients de filtrage et un signal d'excitation, qui seront effectivement transmis, à la place des échantillons d'origine.(calculés en s'appuyant sur les propriétés de la voix humaine),

L'opération suivante consiste à fabriquer 4 blocs de 40 échantillons à partir des 160 de départ, en les entrelaçant: p p , ç

Le premier bloc contient les échantillons 1,5,9,13..., le deuxième les échantillons 2,6,10.. et ainsi de suite.

L bl t l l d'é i t l l à êt é l

2222

Le bloc ayant le plus d'énergie est le seul à être conservé par le codeur. (compression divisant le débit par quatre)


Prédiction à long-terme

Ce bloc qui vient d'être choisi est ensuite comparé aux troisCe bloc qui vient d être choisi est ensuite comparé aux trois précédemment choisis et qui ont été conservés en mémoire depuis 15 ms.

On cherche alors la séquence antérieure la plus corrélée avec la sélection actuelle.

c'est la différence entre ces deux blocs qui sera transmise ainsic est la différence entre ces deux blocs qui sera transmise ainsi qu'un pointeur indiquant laquelle des 3 séquences antérieures est la plus proche de celle du moment.

Fi l t il ' t é i 260 bit 20 it débit bi iFinalement il n'est émis que 260 bits par 20 ms, soit un débit binaire de 13 kbps, huit fois moindre qu'au début.

2323


La protection des données numériques

Une fois le débit vocal compressé par le vocodeur il faut protéger leUne fois le débit vocal compressé par le vocodeur, il faut protéger le signal numérique contre les erreurs de transmission.

Les 260 bits produits par le vocodeur toutes les 20 ms n’ont pas tous la même importance vis-à-vis de la qualité du signal vocal. C’est la raison pour laquelle ils sont groupés en 3 classes :

50 bits très importants 132 bits importants 78 bits peu importants50 bits très importants 132 bits importants 78 bits peu importants • Les bits de la première catégorie sont particulièrement bien protégés contre

les erreurs par un codage convolutionnel introduisant une certaine redondance et des bits de vérification permettant la détection des erreurs etredondance, et des bits de vérification permettant la détection des erreurs et la demande de retransmission du signal erroné.

• Les deuxièmes et troisièmes classes sont respectivement moins bien ou pas du tout protégées contre les erreurs de transmissionpas du tout protégées contre les erreurs de transmission.

A l’issue de cette protection contre les erreurs de transmission, le débit binaire aura augmenté et sera passé de 13 kbits/s à 22,8 kbits/s.

2424


Répartition d’une tranche de parole dans les time-slots.

Pour protéger les données durant la transmission, elles sont réparties dans 8 time-slots, mélangées auxtime slots, mélangées aux données de la tranche précédente et de la tranche suivantetranche suivante.

2525

Méthodes d’accès multiples GSM

Pourquoi

P t l l di ( t t t ) t diffé tPartager le canal radio (spectre et temps) entre différents utilisateurs

Permettre l’acces pour que les utilisateurs communiquentPermettre l’acces pour que les utilisateurs communiquent simultanément

=> creation d’”un canal” (“channelization”) portion de temps=> creation d un canal ( channelization ), portion de temps et/ou de frequence allouee temporairement a un utilisateur pour communiquer et transmettre ses donneesp q

Servir le plus grand nombre d’utilisateurs (rentabilite) tout en garantissant une certaine qualité de service (QoS), ie. Taux d’erreur, debits, connectivites, delai, etc....

2626


Principales methodes d’acces

Methodes Acces Multiples centralisees :Methodes Acces Multiples centralisees :

Frequency Division Multiple Access, FDMA,

Time Division Multiple Access, TDMA,p

Code Division Multiple Access, CDMA,

Space Division Multiple Access, SDMA,

Orthogonale Frequency Division Multiple Access, OFDMA,

Single-Carrier Frequency Division Multiple Access SC-FDMASingle-Carrier Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA

Methodes Acces Distribuees et/ou Aleatoires (Packet Radio/Random(Access) :

methodes basees sur ALOHA,

Packet Reservation Multiple Acces PRMA

2727

Packet Reservation Multiple Acces, PRMA,

Carrier Sense Multiple Access, CSMA


Definitions et acronymes courants

Emetteur-Recepteur :

• Station de base (Base Station access point BS) liee au reseau• Station de base (Base Station, access point, BS) liee au reseaude l’operateur (points d’entree),

• Terminal Mobile (Mobile terminal/Mobile Station, MS)

Voie descendante, VD (downlink/forward link) :

communication de BS vers MS

V i t t VM ( li k/ li k)Voie montante, VM (uplink/reverse link) :

communication de MS vers BS

généralement débits sur voie VD bien supérieure a VM.généralement débits sur voie VD bien supérieure a VM.

2828

Duplexage GSM

Duplexage : le duplexage permet de separer les communications voies montante et descendantemontante et descendante

Duplexage total ou partiel

Système de communication bidirectionnel (resp.mono-directionnel) :

système pouvant émettre et recevoir (resp. émettre ou recevoir),

D l t t l (F ll D l ) l t i l t é tt tDuplexage total (Full-Duplex) : le terminal peut émettre et

recevoir des données de manière simultanée,,

Semi-Duplexage (Half-Duplex) : le terminal peut emettre etSemi Duplexage (Half Duplex) : le terminal peut emettre et

recevoir des données de manière non simultanée (généralement séquentielle),

Mode Simplex : pour les systèmes monodirectionnels.

2929

Duplexage en temps GSM

Duplexage en temps (Time Division Duplex, TDD)

séparation des voies Down/Up en temps en assignant des slots temporels (time-slots, TS) différents pour la communication (même bande de fréquence),

temps/période de garde requis pour minimiser interférence entre émission et réception, fonction du temps max. pour communicationémission et réception, fonction du temps max. pour communication “aller-retour”,

estimation de canal simplifiée par “réciprocité” (channel reciprocityti ) i t d d l t l TS i f t dassumption) si temps de duplage entre les TS inf. temps de

cohérence du canal,

= > possible sur certains systèmes et certaines conditions de p ymobilités (canaux dits quasi-statiques)

non full-duplex au sens strict.

3030

Duplexage en temps GSM

3131

Duplexage en fréquence GSM

Duplexage en fréquence (Frequency Division Duplex, TDD) :

séparation des voies Down/Up en fréquence en assignant des bandesséparation des voies Down/Up en fréquence en assignant des bandes de fréquence (frequency bands) de communication pendant la durée d’une communications,

Bande de garde requis pour réduire les interférences entre voies Down/Up

si séparation entre deux bandes sup. à la bande de cohérence dusi séparation entre deux bandes sup. à la bande de cohérence du canal, gains fréquentiels différents, )

=> toujours le cas en pratique, donc “réciprocité” du canal non valide

full-duplex au sens strict,

perte d’efficacité pour système fortement asymétrique en traficperte d efficacité pour système fortement asymétrique en trafic,

duplexage le plus utilisé.

3232

Duplexage en fréquence GSM

3333

Accès Multiple Par Répartition en Fréquence GSM

FDMAP i i é é lPrincipe générale

chaque utilisateur se voit assigner une fréquence ou bande de fréquences (généralement contigues) pour la durrée de sa q (g g ) pcommunication,

3434Principe générale du FDMA


FDMA : duplexage associé

3535


FDMA : avantages-inconvénientsA tAvantages

Généralement, moins de traitement de signal requis (communications bandes étroites),( )

synchronisation temporelle facilité

Désavantages

sensibilité au fading fréquentiel (pas de diversité fréquentielle),

interférence des canaux adjacents (en part. VM), produits d’intermodulation (BS),d intermodulation (BS),

nécessité é éventuelle d’intervalle fréquentiel de garde

Type de systèmes utlisant le FDMA

Systèmes de communications analogiques,

utilisé souvent en combinaison avec d’autres méthodes d’accès (ex : GSM)

3636

GSM),

systèmes à forts débits

Accès Multiple Par Répartition en Temps GSM

TDMA : Principe généralê b d d f é N tili t i tsur une même bande de fréquence, N utilisateurs communiquent sur

un intervalle de temps fixe (Time-Slot, TS),

sur chaque TS, un utilisateur unique peut communiquer en utilisant q q p qla bande allouée,

le processus est répété dans le temps de manière périodique.

E d GSM N 8 tili t 200Kh d b dEx du GSM : N = 8 utilisateurs sur 200Khz de bande

3737


TDMA : duplexage associé

3838


TDMA : avantages-inconvénientsA tAvantages

diversité fréquentielle possible,

pas d’intervalle fréquentiel de garde,pas d intervalle fréquentiel de garde,

gestion de différents services par assignation de plusieurs TS,

périodes d’écoute pendant la phase de silence (handover facilité).

Désavantages

interférence entre symbole : égalisation nécessaire,

i t ll t l d d é i (t d té tintervalle temporel de garde nécessaire (temps de montée et descente pour puissance d’émission+compensation des temps de trajets hétérogènes entre terminaux) pour synchronisation temporelle des utilisateurs (surtout uplink),

estimation de canal pour chaque TS possiblement requises,

overhead induit par ces traitements

3939

overhead induit par ces traitements


TDMA : trame générique

4040

Accès Multiples : Schémas Hybrides FDMA/TDMA

Exemple du GSM : FDMA/TDMA/FDD

4141

L'interface Air : Partage des ressources radio GSM

1-Partage des ressources radio en GSM

choix architectural ; le découpage du spectre alloué dans un plan temps / fréquence pour obtenir des canaux physiques pouvant supporter une communication téléphonique.

Multiplexage fréquenciel (FDMA)

•La largeur des canaux est :deLa largeur des canaux est :de 200 kHz,=>124 canaux duplex répartis entre les opérateurs GSM p•Les bandes des deux liaisons sont séparées par 20 MHz, ce qui porte à 45 MHz l'écart duplex.• Sur une bande, on émet des signaux modulés autour d'une

4242

fréquence porteuse qui siège au centre de la bande.

l'interface Air : Partage des ressources radio GSM

Multiplexage temporel (TDMA (Time Division Multiple Access) )• Pour le GSM chaque porteuse est divisée en intervalles de temps (IT)• Pour le GSM, chaque porteuse est divisée en intervalles de temps (IT)

appelés slots.

• La durée d’un slot a été fixée à Tslot = (75/130) ms = 0.5769 ms. Un slot accueille un élément de signal radioélectrique appelé burstslot accueille un élément de signal radioélectrique appelé burst.

• A chaque time slot, on associe un nombre connu par la station de base (BS) et le mobile (MS).

L é t d l t t li d d é 3 5 h• Le numérotage des slots est cyclique de durée 3,5 heures.

• L’accès TDMA : 8 utilisateur par : Ttdma = 8.Tslot = 4,6152 ms.

• Chaque utilisateur utilise alors un slot de la trame TDMA.

• On considère aussi les multitrames, les supertrames et les hypertrames, f ti d l t TDMA t défi i t ll h t

4343

fonctions de la trame TDMA et définies comme telles : hypertrame = 2048 supertrames = 2048*51 multitrames = 2048*51*26 trames TDMA.


Acces multiple primaire : FDMA

La bande est découpée en sous bande et dans chaque sous Bande on prévoie un accès multiple par répartition temporelle

Montant 890-915 MHzMontant 890 915 MHz.Descendant 935-960 MHz.Porteuse séparée de 240 kHz.124 porteuses dans chaque sens124 porteuses dans chaque sens.

Ces fréquences sont allouées de façon fixe aux différentes BTS ; il faut veiller à ce que 2 BTS voisines n'utilisent pas des porteuses proches.

B d d d f é ti ll d 100 kH d b d d hBandes de garde fréquentielles de 100 kHz au deux bords de chaque sous-bande,

Les sous bandes de 200 kHz sont numérotes de manière consécutive en utilisant la numérotation Absolute Radio Frequency Channel Numbers, ARFCNs.

4444


Acces multiple secondaire : TDMA

Chaque sous bande de 200 kHz permet des debits de 271 kbit/sChaque sous-bande de 200 kHz permet des debits de 271 kbit/s,

Chaque sous-bande est divisée en 8 time-slots de env. de 156 bits, qui sont allouables périodiquement,

Une frame (trame) est composée de 8 time-slots, numérote 0 a 7,

Un utilisateur accède périodiquement a un time-slot spécifique de Chaque trame d’une bande de fréquenceChaque trame d une bande de fréquence.

Canal Physique : numéro de time-slot +bande de fréquence,

Les données transitant sur un canal physique proviennent de canaux dits p y q plogiques

Les sous bandes de 200 kHz sont numérotées de manière consecutivesen utilisant la numerotation Absolute Radio Frequency Channelen utilisant la numerotation Absolute Radio Frequency Channel Numbers, ARFCNs.

4545


Uplink UL

Downlink DL

Base Station BS Mobile Station MS

Duplex distance

UL / DLseparated byseparated byfrequency !

4646Numérotation des time-slots en uplink et downlink : même indexes de time-slot entre UP et DOWN links, mais avec un décalage de 3 slots en liaison montante


Structure d’un time-slot (burst)P l d t i d 2 ti l t d 57 bitPayload transmise dans 2 time-slots de 57 bits,

Midambule : séquence CAZAC de synchronisation d’apprentissage de 26 bits, servant également d’identifiant pour la BS,g p

d’autres types de bursts ont été définis : access bursts, frequencycorrection burst, synchronisation burst…

4747


Le signal radiofréquence : Les bandes réservées aux liaisons descendantes sont relativement occupées puisqu’on peut y voir :descendantes sont relativement occupées puisqu on peut y voir : les signaux « balise » émis en permanence par la station de base de la cellule

les signaux « balise » émis par les stations de base des cellules adjacentes (reçus moins fort)

les communications en cours dans la cellule (sens base-mobile)

4848


Power Ramping : gabarit dynamique en puissance défi iti d’ i ié ti l tdéfinition d’un masque en puissance associé au time-slot

4949


signal émis par le mobile GSM

Caractéristiques de l’émission :

temps divisé en trames de 4,6 ms trame divisée en 8 time-slots de 577μs le mobileslots de 577μs le mobile émet durant 1 time-slot en 577μs il émet une salve de148 bitsde148 bits

5050


Le signal émis pe t a ssi être

signal émis par le mobile GSMLe signal émis peut aussi être

caractérisé par son diagramme spectre-temps, qui montre que :qui montre que :

l’émission s’établit et s’arrête progressivement, selon un profil précis (enselon un profil précis (en rouge) le spectre n’est pas le même pendant l’émission (en bleu) etl émission (en bleu) et durant les phases transitoires (en vert)

Remarques : - les montée et descente en puissance sont calibrés précisément à la production - le résultat du calibrage est stocké dans la mémoire permanente du mobile

5151

- si le profil de puissance n’est pas bien ajusté, le spectre lié à la commutation s’élargit, et risque de perturber les canaux voisins


Multiplexage Hybride dans le cas GSM

5252


Compensation du temps de propagation aller - retour : Timing Advance (TA)

Les utilisateurs sont à des distances variables de leur BTSLes utilisateurs sont à des distances variables de leur BTS • délais de propagation tp différents (dist peut atteidre 30 km ou +)

• Dans le contexte TDMA deux MS qui utilisent deux slots consécutifs ne doivent envoyer pas des bursts qui se chevauchent au niveau de la BTS

• La solution est de compenser ce délai avec le paramètre d'avance en temps TA (Time Advance) correspondant au temps de propagation aller-retour (2.tp)

Exemple. On suppose que les deux mobiles utilisent des slots consécutifs sur

5353

la même porteuse : MS1 émet sur le slot 1 et MS2 émet sur le slot 2.

l'interface Air : Canaux logiques GSM

2. Canaux logiquesL’i t f di é t l ti déli t d l h î dL’interface radio représente la partie délicate de la chaîne de transmission

le système doit faire face aux différents problèmes du lien mobile-réseau y pau niveau de la propagation (atténuation, évanouissements, interférences...), et de la gestion du réseau • il est nécessaire d’avoir des fonctions de contrôle pour que le mobile seil est nécessaire d avoir des fonctions de contrôle pour que le mobile se

rattache à la station de base la plus favorable,

• établir et surveiller le déroulement d’une communication

l h d• assurer le handover.

L’utilisation de canaux logiques permet une utilisation efficace des ressources radio et une qualité de service satisfaisante.

Parmi ces canaux on distingue les canaux dédiés (TCH et SDCCH), c’est à dire alloué à un mobile.

Les autres canaux sont des canaux partagés entre mobiles

5454

Les autres canaux sont des canaux partagés entre mobiles.


Frequency synchronizationFCCHBCH DL

Time synchronization + BSIC, TDMA-No.

Cell parameter, channel combinations

SCHBCH

Broadcast Channel

BCCH

DL

Paging / Searching (MTC)

Request for signalling channelSignalling DL

UL

PCH

AGCHCCCHCommon ControlChannel Allocation of signalling channel

Signalling MS ↔ BTSE for e.g. Call Setup(Authentication, Cipher start, IMEI check,Setup info,..) LUP, SMS,...UL

RACH

SDCCHDCCH

Channel

Setup info,..) LUP, SMS,...Measurement Report, TA, PC, cell parameters,...Signalling instead of TCH(e.g. for HOV, IMSI Detach, Call Release)

DL

UL

SACCH

FACCH

DCCHDedicated ControlChannel

( g , , )

User data Full Rate

User data Half RateTCH/H

TrafficUser Data

TCH/FUL + DL

5555

BCCH: Broadcast Control ChannelFCCH: Frequency Correction ChannelSCH: Synchronisation ChannelPCH: Paging Channel

AGCH: Access Grant ChannelRACH: Random Access ChannelSDCCH: Stand-alone Dedicated Control Channel

SACCH: Slow Associated Control ChannelFACCH: Fast Associated Control ChannelTCH: Traffic Channel


Canaux dédiés « Dedicated Channel »S l h i t l it TCH SACCHSur un canal physique on peut placer soit un TCH avec son SACCH

associé, soit 8 canaux SDCCH avec leurs SACCH associés : SDCCH »TCH / 8.

TCH et SDCCHOn distingue les canaux dédiés transportant des informations utilisateurtransportant des informations utilisateur ou provenant des couches hautes du système :

d t fi TCH (T ffi• canaux de trafic TCH (TrafficCHannels) : transmission de la parole à 13 kbits/s (TCH/FS), à 5,6 kbits/s en demi-débit (TCH/HS) ou des données à 12 kbits/s.•canaux de signalisation SDCCH

5656

g(Stand-alone Dedicated Control Channel) : débit de 800 bits/s.


SACCH (Slow Associated Control CHannel) Eff t t ôl t t j t d èt fi dEffectue un contrôle constant pour ajuster des paramètres afin de conserver une bonne qualité de communication. Associé aux canaux SCH et SDCCH, le canal de contrôle SACCH permet d’en effectuer la supervision (contrôle de puissance, contrôle de la qualité du lien radio, compensation du délai de propagation par le mécanisme d’avance en temps, gestion des mesures des stations voisines).p g )

FACCHLe canal SACCH permet d’écouler différents types de contrôles ou de

signalisation mais son débit étant trop faible, il ne convient pas aux actions rapides comme le handover. Si le canal alloué est un TCH, on suspend la transmission des informations usagers afin d’écouler p gla signalisation. On obtient donc un autre canal de signalisation, le FACCH (Fast Associated Control Channel), on utilise alors une partie de la capacité. Si le canal alloué est un SDCCH, il peut

5757

partie de la capacité. Si le canal alloué est un SDCCH, il peut écouler lui même la signalisation comme par exemple un handover.


Voie balise : « Beacon Channel »t bil d d à l t ti d bpermet au mobile de se raccorder en permanence à la station de base

la plus favorable.

Le mobile mesure la puissance du signal reçu de la voie balise p g çcorrespondant à une fréquence particulière de l’ensemble des fréquences allouées à cette station.

Le mobile scrute les voies balises pour connaître les stationsLe mobile scrute les voies balises pour connaître les stations avoisinantes susceptibles de l’accueillir en cas de handover. Dans le cadre du GSM, la voie balise d’une station correspond aux deux élé t i téléments suivants :

• une fréquence-balise sur laquelle est émis en permanence un signal modulé de puissance constante qui permet aux mobiles de g p q pfaire des mesures en puissance.

• canaux de broadcast : ils permettent aux mobiles d’accrocher au système local en acquérant tous les paramètres analogiques et

5858

système local en acquérant tous les paramètres analogiques et logiques nécessaires.


FCCH (Frequency Correction CHannel) t bil d l l f é i l d lpermet aux mobiles de se caler sur la fréquence nominale de la

station de base. C’est un signal sinusoïdal parfait de fréquence f0 permettant un calage fin de l’oscillateur du mobile et il est émis

environ 20 fois par seconde.

SCH(Synchronisation CHannel)

fournit au mobile tous les éléments nécessaires à une complète synchronisation avec la station de base

il permet de caractériser la voie balise par un marquage spécial Onil permet de caractériser la voie balise par un marquage spécial. On peut alors distinguer deux types de synchronisation :• synchronisation fine : détermination du TA (Timing Advance). La BTS

ff t ti ti d t d ti ll t à ti deffectue une estimation du temps de propagation aller-retour à partir du burst RACH émis par le mobile, et le paramètre TA ainsi calculé sera transmis de manière logique via le canal AGCH.

5959

• synchronisation logique : détermination du FN (Frame Number). La réception du SCH permet donc au mobile de calculer le numéro FN de trame dans l’hypertrame et de se caler sur le slot 0.


BCCH (Broadcast Control CHannel) L l BCCH t d diff d d é té i ti d lLe canal BCCH permet de diffuser des données caractéristiques de la

cellule. Il comprend la diffusion régulière d’informations systèmes de plusieurs types,. Ces informations déterminent les règles d’accès à la cellule : • paramètres de sélection de la cellule,

• numéro de zone de localisation,numéro de zone de localisation,

• les paramètres RACH donnant les règles d’accès aléatoire,indication au mobile des slots à écouter pour détecter les appels diffusés,

description de l’organisation du canal CBCHdescription de l organisation du canal CBCH,

connaissance des fréquences des voies balises des cellules voisines.

Canaux de contrôle communs : Common Control Channel

RACH (Random Access CHannel) : est un canal de contrôle partagé par un ensemble de mobiles qui leur permet de se signaler au réseau pour effectuer une opération telle que la localisation l’envoi de messages

6060

pour effectuer une opération telle que la localisation, l’envoi de messages courts, l’appel normal...


AGCH(Access Grant CHannel) permet d’allouer un canal de signalisation lorsque l’infrastructure reçoit une requête du mobile Onsignalisation lorsque l infrastructure reçoit une requête du mobile. On peut alors identifier, authentifier et déterminer la demande du mobile. Le message d’allocation contient le numéro de porteuse et de slot, i i ’ d i ti d t d F é FHainsi qu’une description du saut de Fréquence FH.

PCH(Paging CHannel) supporte l’ensemble des appels en diffusion (Paging) Lorsque l’infrastructure désire communiquer avec un(Paging). Lorsque l infrastructure désire communiquer avec un mobile, pour un appel ou une authentification par exemple, elle diffuse l’identité du mobile sur un ensemble de cellules et les

t t i l l PCH L é d bilmessages sont transmis sur le canal PCH. La réponse du mobile s’effectue alors de manière aléatoire sur la cellule dans laquelle il se trouve sur le canal RACH.

CBCH(Cell Broadcast CHannel) diffuse aux usagers de la cellule des messages courts comme des informations routières, météo..

6161

Le sous-système radio (BSS) GSM

MS : terminal mobileDe plus en plus performants et légers

Ab t é é d t i l

......

BTSAbonnement séparé du terminal

• Blocage par certain opérateurs

Carte à puce SIM ( Subscriber

......

BTS

BTS

BSCCarte à puce SIM ( SubscriberIdentity Module)

• Caractéristiques de l’ b t id tité IMSI t

BTS

BTSl’abonnement, identités IMSI et le TMSI, et les algorithmes de chiffrement

...... BTS

BSC

Identité propre au terminal : IMEI

Puissance maximale d’émission de 0 8 à 8 W

MS BTS

BTS

6262

0.8 à 8 W

Structure du mobile GSM GSM

Schéma fonctionnel d’un mobile GSM

D f é é l t dé l bil 4De façon générale, on peut décomposer le mobile en 4 parties principales :

le codage/décodage de la voix appelé aussi traitementle codage/décodage de la voix appelé aussi traitement en bande de base

les circuits de modulation et d’émissionles circuits de modulation et d émission

les circuits de réception et de démodulation

les circuits de contrôle (émission/réception porteuseles circuits de contrôle (émission/réception, porteuse, puissance, alimentations …)

6363

MS : Structure du mobile GSM GSM

Structure générale d’un mobile GSM.

6464

g

Exemple Schéma bloc d’un Smartphone GSM

6565


Les terminaux GSM sont divisés en cinq classes en fonction de leur puissance maximale de transmission sur le canal radio qui variepuissance maximale de transmission sur le canal radio, qui varie entre un maximum de 20 Watt et un minimum de 0.8 Watt.

Le tableau suivant résume les caractéristiques de Ces cinq classes.

Classe Puissanc TypeClasse Puissance Max

Type

1 20 Véhiculaire

2 8 Portable

3 5 Palmaire

4 2 Palmaire4 2 Palmaire

5 0.8 Palmaire

6666


Le Mobile GSM est identifié (exclusivement) à l'intérieur de n'importe quel réseau GSM par l'International Mobile Equipmentn importe quel réseau GSM par l International Mobile Equipment Identity (IMEI).

IMEI :International Mobile Station Equipment IdentityEst un numéro qui permet d'identifier de manière unique chacun des

terminaux de téléphonie mobile GSM ou UMTS.L'IMEI est composé de 15 chiffres (14 chiffres utiles + 1 chiffre de contrôle) Depuis lede 15 chiffres (14 chiffres utiles + 1 chiffre de contrôle). Depuis le

1er avril 2004, il contient les informations suivantes :Le TAC (Type Allocation Code ) fourni par l'autorité de certification. Il est codé sur 8 chiffres, les deux premiers chiffres désignant le code pays où le mobile a été immatriculé.

Le SNR (numéro de série ) de fabrication de cet appareil, codé surLe SNR (numéro de série ) de fabrication de cet appareil, codé sur six chiffres.

Le Ctrl chiffre de contrôle servant de somme de contrôle sur les 14 t hiff L b ti d it é ifi l f l d L h

6767

autres chiffres. Le nombre entier doit vérifier la formule de Luhn.

Ainsi IMEI = TAC + SNR + Ctrl

Types d’adressages du système GSM GSM

IMSI (International Mobile Subscriber Identity ):Ch tili t i t é t id tifié d f i id titéChaque utilisateur enregistré est identifié de façon unique par son identité

internationale d'abonné mobile (IMSI). Il est stocké dans le subscriberidentity module ( (SIM), une station mobile ne peut être utilisé que si une carte SIM avec un IMSI valide est insérée dans l'équipement avec un IMEI valide.

• identifier l'abonné dans n'importe lequel des systèmes GSM, • les procédures de cryptographie qui sauvegardent le secret de l'information de l'utilisateur

6868

l'information de l'utilisateur


d'autres données telles que, par exemple, la mémoire alphanumérique du téléphone et la mémoire relative aux messagesalphanumérique du téléphone et la mémoire relative aux messages de texte (SMS) et enfin les mots de passe qui empêchent l'utilisation interdite de la carte et l'accès à d'autres fonctions supplémentaires

un IMSI comprend les parties :

Le MCC (Mobile Country Code): 3 chiffres décimales, normalisé auLe MCC (Mobile Country Code): 3 chiffres décimales, normalisé au niveau international (pour la France 33)

Le MNC (Mobile Network Code): 2 décimales, pour l'identification i d é d télé h i bil d l ( F 06)unique du réseau de téléphonie mobile dans le pays (en France 06)

Le MSIN (Mobile Subscriber Identification number): Un maximum de 10 chiffres après la virgule, le numéro d'identification de p gl'abonné dans le réseau mobile home.

6969


L h MCC MNC d dé i d f

MCC MNC H1H2 MSN

Les champs MCC et MNC permettent de déterminer, de façon unique dans le monde, le PLMN de l’abonné.

L’IMSI suit le plan d’identification E.212 de l’UIT.p

Envoyé le moins possible sur l’interface radio pour des questions de sécurité (pour qu’un intrus l’intercepte et l’utilise en se faisant passer pour l’abonné réel) et de confidentialité (pour éviter qu’une personnepour l abonné réel) et de confidentialité (pour éviter qu une personne à l’écoute du canal n’identifie l’abonné en communication).

L’IMSI sert également au réseau à rechercher l’usager dans le cas où le TMSI n’est pas disponible.

Les deux premiers chiffres du champ MSIN donnent l’indicatif du HLR de l’abonné au sein de son PLMNHLR de l abonné au sein de son PLMN.

Les MSC/VLR sont donc capables, à partir d’un IMSI quelconque, d’adresser le HLR de l’abonné correspondant.

7070


TMSI (Temporary Mobile Station Identity)A l’i té i d’ é é VLR b é di d’A l’intérieur d’une zone gérée par un VLR, un abonné dispose d’une identité temporaire, le TMSI, attribuée au mobile de façon locale, uniquement pour la zone gérée par le VLR courant du mobile.

Le TMSI n’est connu que sur la partie MS-MSC/VLR et pas le HLR

Le TMSI est utilisé pour identifier le mobile appelé ou appelant lors d’un établissement de communicationd un établissement de communication.

Plusieurs mobiles dépendant de VLR différents peuvent avoir le même TMSI. A chaque changement de VLR, un nouveau TMSI doit être attribué.

L’utilisation du TMSI est optionnelle. En effet, la norme GSM prévoit la possibilité pour l’opérateur de n’avoir recours qu’à l’IMSI.la possibilité pour l opérateur de n avoir recours qu à l IMSI.

La structure du TMSI est laissée libre à l’opérateur. Il est codé sur 4 octets. Sa structure plus courte que l’IMSI permet de réduire la taille des messages d’appel sur la voie radio

7171

des messages d’appel sur la voie radio.


MSISDN (Mobile Station ISDN Number)L MSISDN t l é d l’ b é ’ t l l id tifi t dLe MSISDN est le numéro de l’abonné ; c’est le seul identifiant de l’abonné mobile connu de l’extérieur du réseau GSM ;

C’est ce numéro que composera une personne désirant joindre un q p p jabonné GSM. Seul le HLR contient la table de correspondance entre le MSISDN et l’IMSI d’un abonné.

Le MSISDN est conforme au plan de numérotation téléphoniqueLe MSISDN est conforme au plan de numérotation téléphonique international E.164.

il comprend les champs suivants :• Country Code (CC ou code pays) : indicatif du pays dans lequel

l’abonné a souscrit son abonnement (216 pour la Tunisie) ;

• National Mobile Number : numéro national du mobile composé du pNational Destination Code (NDC) déterminant le PLMN particulier dans le pays et du Suscriber Number (SN) attribué librement par l’opérateur.

Comme pour l’IMSI, le MSISDN permet à un PLMN de connaître

7272

Comme pour l IMSI, le MSISDN permet à un PLMN de connaître l’abonné à partir des premiers chiffres du champ SN.


BTS : (base transceiver station)( )station de base

Emetteurs-récepteur• Chargée de la transmission radio :

......

Chargée de la transmission radio : modulation, démodulation, égalisation, codage correcteur d’erreur• Gère toute la couche physique :

......

BTSBSC

BTS

p y qmultiplexage TDMA, chiffrement, saut de fréquence…• Réalise l’ensemble des mesures

BTS

BTSradio nécessaires pour vérifier qu’une communication se déroule normalement

è l h li i d d é

...... BTS

BSC

• gère la couche liaison de données pour l’échange de signalisation entre les mobiles et l’infrastructure

Pl i i ibl

MS BTS

BTS

7373

• Plusieurs puissances possibles• capacité maximale : 16 porteuses (~100 communications simultanées

La Station de Base GSM

Fonctions de la BTS GROS MODEM :•Modulation/demodulation GMSK

d d l•codage de canal •cryptage/decryptage•formattage (trames, entrelacement, ....)•mesures de puissance (RSSI) et d’interference

7474

•mesures de puissance (RSSI) et d interferencePuissance max de 320 W a 30 mW (900 MHz) et de 20 W a 160 mw (1800 MHz)


BSC : (Base Station Controler) ( )

Contrôleur de BTS • le BSC contrôle plusieurs BTS

......

BTS• organe ‘intelligent’ du BSS

• Gère :

l’allocation des fréquences le

......

BTS

BTS

BSCl allocation des fréquences, le contrôle de puissance,

le contrôle d’admission,

BTS

BTSle handover : décision et exécution

les mesures reçues par les BTS

...... BTS

BSCles mesures reçues par les BTS

• liaison BTS-BSC similaire au RNIS MS BTS

7575

Le contrôleur de station de base (BSC) GSM

Fonctions de la BSC COMMUTATEUR/MOBILITE

Commuter de/vers la MSC vers/de la bonne BTSCommuter de/vers la MSC vers/de la bonne BTS

conversion de protocole et de codage (GSM-ISDN)

Gestion de la mobilité du MS

Contrôle de puissance

DBBTS-1

BTS-2 X To/From MSV

DB

Switch Matrix

BTS-3

.

.

X To/From MSV

Switch Matrix

BTS-n

.

.

7676

Exemples de BTS GSM

7777

Le sous-système réseau (NSS) GSM

MSC : Mobile-service Switching Centre Commutateur du service mobilesCommutateur du service mobiles

gère les communications des mobiles sous sa couverture :

è l’ét bli t dAUC

VLR

• gère l’établissement des communications entre un mobileet un autre MSC

• transmission des messages courts

MSC G R• transmission des messages courts• exécution du handover si hors BSC• dialogue avec le VLR pour gérer la

mobilité des usagers (vérification, VLRHLR

MSC

TCPmobilité des usagers (vérification,

transfert d’information delocalisation …)

t d ll ti lMSC

VLR C

EIR

P

sert de passerelle active lorsd’appels d’abonné fixe vers un mobile

GMSC (Gateway MSC)

EIR

7878


VLR : Visitor Location RegisterBD de localisation localeBD de localisation locale

mémorise les informations concernant les abonnés AUC

VLR

concernant les abonnés présents dans une zone données identiques au HLR avec TMSI (identité

MSC G Ravec TMSI (identité temporaire) en plus Les informations suivent le mobile lors de ses déplacements VLR

HLR

MSC

TCPlors de ses déplacements

séparation matérielle entre MSC et VLR rarement

MSC

VLR C

EIR

P

MSC et VLR rarement respectée

EIR

7979


HLR : (Home Location Registre)

BD de localisation nominalegère les abonnés d’un PLMN donné AUC

VLR

PLMN donnémémorise le profile de l’abonné :

MSC G R

• MSISDN : numéro de téléphone

• IMSI : identité nationale de VLRHLR

MSC

TCP• IMSI : identité nationale de

l’abonné • Informations chiffrement

L li ti tMSC

VLR C

EIR

P

• Localisation courante• …

EIR

8080


EIR (Equipement Identity Register)BD annexe contenant les identités des terminaux IMEIpeut refuser l’accès au réseau AUC

VLR

parce que le terminal n’est pas homologué ou qu’il a fait l’objet d’une déclaration de vol

AUC (AUth Tifi ti C t )

MSC G RAUC (AUthenTification Centre)

mémorise pour chaque abonné une clé secrète utilisée pour authentifier les demandes de services et pour VLR

HLR

MSC

TCPles demandes de services et pour

chiffrer les communications

EIR et AUC sont souvent considérés MSC

VLR C

EIR

P

EIR et AUC sont souvent considérés dans le sous-système d’exploitation et de maintenance OSS

EIR

8181


GMSC (Gateway MSC)

ti é déb t d h l d' b é fi bilactivé au début de chaque appel d'un abonné fixe vers un mobile.

fonction différente de MSC pure, car la GMSC pourrait être implantée directement dans les commutateurs du RTC.p

En réalité, elle est réalisée par les MSC pour minimiser l'impact sur le RTC.

U bl MSC/VLR t é d l' d d' t i d illiUn ensemble MSC/VLR peut gérer de l'ordre d'une centaine de milliers d'abonnés présentant un trafic moyen de 0,025 Erlang.

-Les MSC sont en général des commutateurs de transit du réseau gtéléphonique sur lesquels ont été implantées des fonctions spécifiques du GSM.

8282

Le réseau d’exploitation et maintenance GSM

OSS : Operation Sub-system

S tè d’ l it ti t d i tSous système d’exploitation et de maintenancecomprend toutes les activités qui permettent de mémoriser et de contrôler

les performances et l’utilisation des ressources de façon à offrir unles performances et l utilisation des ressources de façon à offrir un certain niveau de qualité aux usagers.

Les différentes fonctions d’administration comprennent :

L’administration commerciale (déclaration des abonnés, des terminaux, facturations, statistique).

La gestion de la sécurité (détection d’intrusion niveau d’habilitation)La gestion de la sécurité (détection d intrusion, niveau d habilitation).

L’exploitation et la gestion des performances (observations du trafic et de la qualité, changement de configuration pour s’adapter à la charge d é ill d bil d i t )du réseau, surveillance de mobiles de maintenance).

Le contrôle de la configuration du système (mise à niveau de logiciel, introduction de nouveaux équipements et de nouvelles fonctionnalités).

8383

q p )


TMN (Télécommunications Management Network)

a pour objet de rationaliser l’organisation des opérations d’exploitation et ded exploitation et de maintenance et de définir les conditions techniques d’une

i i ffi tsupervision efficace et économique de la qualité de service.

L’ensemble formé par les équipements de médiation, le système d’exploitation et lessystème d exploitation et les réseaux de transport utilisés forme le réseau d’exploitation des télécommunications TMN

8484

des télécommunications, TMN, représenté à la figure


Le réseau d’exploitation et maintenance comprend les centres d’exploitation maintenanced exploitation maintenance

OMC :Operation and Maintenace Centre,

Le centre d'exploitation et de maintenancep

Le centre d'exploitation et de maintenance OMC (Opération and Maintenance Centre) est décomposé en deux centres l'OMC-R et l'OMC Sl OMC-S.

Le centre d'exploitation et de maintenance du sous-système réseau OMC-S (Operation and Maintenance Centre Switching Part) supervise, détecte et corrige les anomalies du NSS.

Le centre d'exploitation et de maintenance OMC-R (Operationand Maintenance Centre-Radio part) exploite et maintient le sous-and Maintenance Centre Radio part) exploite et maintient le soussystème radio. prend en charge la supervision et le contrôle d'un ensemble de BSC et BTS

8585


Le NMC, Network Management Centre.

Au-delà des OMC-R et OMC-S, on peut trouver, si l’importance du réseau le justifie, un NMC (Network Management Centre) qui assure j ( g ) ql'administration générale centralisée du réseau. Les fonctions suivantes peuvent être spécifiquement identifiées :

Fonctions liées à la gestion commerciale ou administrative du réseauFonctions liées à la gestion commerciale ou administrative du réseau :

Gestion de la sécurité,

Gestion des performances,

Gestion de la configuration,

Maintenance gestion des alarmesMaintenance, gestion des alarmes.

8686

Découpage géographico-administratif GSM

GSM Service AreaCellule (Cell)aire géographique couverte par

Local Area

MSC Service Area

PLMN service Area (one per operator)aire géographique couverte par une antenne radio

Zone de localisation (Location Area)ensemble de cellules dans

Cell

Local Arealequel l’abonné est localisé

Zone de commutation (Communication Area)

bl d densemble de zones de localisation qui dépendent d’un même centre de commutation

une BTS par cellule1 à n BSC par zone de localisation et 1 à p zones de localisation par BSCun MSC par zone de commutationun MSC par zone de commutationRéseau terrestre mobile (Public Land Mobile Network PLMN)• Un PLMN est défini comme un réseau ou ensemble des zones de

commutation installé et géré par un opérateur pour fournir un service

8787

commutation installé et géré par un opérateur pour fournir un service de communication mobile au public.


PLMN (suite)

Un PLMN peut accueillir des abonnés d’un autre PLMN. Ceux-ci peuvent être appelés et communiquer comme s’ils étaient sur leur propre PLMN.

Dans le cas de GSM, cette possibilité est offerte s’il existe des d d i t l’ é t d é i ité t l’ é taccords de roaming entre l’opérateur du réseau visité et l’opérateur

du réseau nominal de l’abonné, c’est-à-dire l’opérateur auprès duquel l’abonné a souscrit un abonnement directement ou indirectement en passant par une SCS.

Un PLMN s’appuie sur le réseau téléphonique standard (RTCP) pour recevoir et transmettre les appels relatifs à des abonnés fixes.

8888


8989


La zone de service MSC/ VLR :

Une zone MSC représente la partie du réseau couverte par un MSC Pourréseau couverte par un MSC. Pour acheminer un appel vers un abonné mobile; il est transmis au travers du réseau au MSC dans la zone duquelréseau au MSC dans la zone duquel l’abonné se trouve à ce moment.

Une zone de service est la partie du réseau définie comme une zone ou une station mobile peut être jointe. En raisonstation mobile peut être jointe. En raison du fait que la MS est enregistré dans un registre de localisation des visiteurs (VLR)

9090

(VLR).


La zone de localisation : (LA : Location Area)

Une LA est une partie de la zone de service MSC/ VLR dans laquelle une MS peut se déplacer librement sansMS peut se déplacer librement sans devoir remettre à jour ses informations de localisation dans le centre MSC/ VLR qui commande la zone deVLR qui commande la zone de localisation.

Une LA peut comporter plusieurs é ’cellules et dépendre d’un ou plusieurs

BSC mais appartient toujours à un seul MSC/ VLR.

La LA est identifiée dans le système au moyen de l’identification de zone de localisation (LAI : Location Area Identity)

9191

de localisation (LAI : Location Area Identity).Le système utilise la zone de localisation pour rechercher un abonné actif.


LAI : (Location Area Identity ):

Sert à la recherche de l’abonné mobil d’une zone LA, de plus elleSert à la recherche de l abonné mobil d une zone LA, de plus elle informe sur la zone de localisation de la MS. Le LAI comporte les champ suivants :

MCC (M bil C t C d ) d bil ti l id tifi t lMCC : (Mobile Country Code) : code mobile national, identifiant le pays par les même trois chiffres que dans le numéro IMSI.

MNC : (Mobile Network Code) : code du réseau mobile, identifiant le ( )numéro du réseau mobile GSM dans le pays ayans la même valeur que MNC dans le numéro IMSI.

LAC : (Location Area Code) identifie une zone de localisation dans leLAC : (Location Area Code) identifie une zone de localisation dans le réseau GSM. La taille du LAC ést de 16 bit

1..3 chiffres Max 16 bits 3 chiffres

Le LAI est attribué de façon unique àMCC MNC LAC

LAI

Le LAI est attribué de façon unique à chaque LA dans le réseau PLMN du monde, et permet au MS de détecter un éventuel h t d’ LA d’ PLMN

9292

Composition du LAIchangement d’une LA ou d’un PLMN.


La cellule (Cell) : unité géographique du réseau

U LA t bdi i é t i b d ll lUne LA est subdivisée en un certain nb de cellules.

Une cellule est une zone de couverture radio, identifiée

par le réseau au moyen de. (CGI : Cell Global Identity

radiusr

par le réseau au moyen de. (CGI : Cell Global Identity

l’identification globale de cellule) La station mobile distingue entre des

cellules utilisant les mêmes fréquencescellules utilisant les mêmes fréquences porteuses en utilisant le code d’identification de station de base (BSIC : Base station IdentityC d ) rCode).La taille de la cellule est variable suivant le relief et la densité d’abonnés…Chaque cellule possède un émetteur-récepteur

Groupe de fréquences radio attribué à chaque cellule.

9393

re-use distanceTechniques de multiplexage (Frequency Division Multiple Access, Time DMA, Code DMA)


CGI (Cell Global Identity) :Identité globale de cellule Le numéroIdentité globale de cellule. Le numéro

CGIest utilisé pour l’identité des cellules

Dans le réseau GSM. Ceci est réalisé en MCC MNC LAC CI

Max 16 bits Max 16 bits 1..3 chiffres 3 chiffres

LAI

ajoutant une identité de cellule CI(Cell

Identity) à l‘identité de zone de localisation. (longue maxde 16 bits).

LAICGI

Composition du CGI

BSIC (Base Station Identity Code ) :Code d’identité de station de base. permet à la MS d di ti t l diffé t t ti d b

NCC BCCde distinguer entre les différent station de base voisine. Le BSIC est formé par :

• NCC(National Color Code): code couleur national.

BSIC

Composition du é BSICidentifiant le réseau PLMN

•BSS(Base Station Color Code) : pour identifier les BTS qui utilisent la même fréquence balise.L BSIC t i t d it d f i l di ti ti

numéro BSIC

9494

•Le BSIC est introduit en vue de faire la distinction entre les cellule, qui utilisent les mêmes fréquences mais appartenant à des différents (différentes LA).

29/04/2012

Documents

Reseaux Mobiles Chapitre 1 GSM