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gsm
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Tlphonie Mobile Frdric Payan
www.i3s.unice.fr/~fpayan/
LP R&T RSFS - Dpartement R&T
IUT Nice Cte dAzur
Plan gnral du cours
Le GSM (2G) 1. Introduction 2. Le rseau 3. Les protocoles 4. Gestion de la scurit 5. Gestion de litinrance et des appels 6. LInterface Radio 7. volutions logicielles du GSM
Le GPRS (2.5G)
LUMTS (3G)
2 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le rseau GSM Partie 1.Introduction
I. Gnralits
Introduction au rseau GSM : contexte Tlphonie 1re Gnration (1G)
Transmission analogique (Modulation FM + FDMA)
Occupation spectrale importante
Pas de cryptage (aucune confidentialit)
Couverture nationale (Incompatibilit des rseaux europens)
Volumineux
Qualit de services mdiocre et peu de services
En France 2 oprateurs : Radiocom2000 (FT, 1986) et SFR (1987) 1994 : 460 000 abonns (Tx de pntration : 0,83%)
4 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Introduction au rseau GSM : contexte
=> Ncessit dune nouvelle norme
Compatibilit europenne
Utilisation efficace de la ressource radio
Confidentialit des communications et protection du rseau
Grande capacit en abonns
Services comparables ceux du RNIS (Numeris)
=> Le GSM
5 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
GSM Phase 1 (1979/1990)
1979 : Attribution dune gamme de frquences pour lEurope : la gamme des 900 MHz (UHF).
1982 : Allocation de bandes de frquences prcises
Introduction au rseau GSM : Les grandes tapes
Voie montante : 890-915 MHz
Voie descendante : 935-960 MHz
6 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
GSM Phase 1 (1979/1990)
1982 : Cration du groupe franco-allemand GSM (Groupe Spcial Mobile).
1984/1986 : Recommandations techniques retenues
1987 : Protocole daccords entre 13 pays europens.
1989 : Cration de lETSI Sophia Antipolis ! (European Telecommmunications Standards Institute)
1991 : 1re communication par GSM => Le sigle GSM devient Global System for Mobile communications
Introduction au rseau GSM : Les grandes tapes
En France Mars 1991 - SFR et France Tlcom autoriss dployer leur rseau Juillet 1992 - Ouverture commerciale de ces 2 rseaux.
7 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
GSM Phase 2 (1991/1995)
1991 : Adaptation des spcifications GSM (~900 Mhz) pour dvelopper le systme DCS 1800 (Digital Cellular System) dans la gamme des 1800 MHz
1995: Unification GSM 900 - DCS 1800
1995 - Ajout de nombreux services non vocaux : fax, messages courts (SMS), double appel, facturation, etc.
GSM Phase 2+ (Depuis 1995)
Spcification des terminaux bi-modes permettant une compatibilit totale GSM 900 - DCS 1800
Amliorations diverses (techniques et services) : HSCSD, GPRS, EDGE(voir la partie Evolutions ).
Introduction au rseau GSM : Les grandes tapes
8 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
1re norme de tlphonie cellulaire au monde
Plus de 2 milliards dabonns sur plus de 200 pays (2006)
+80% des communications mobiles au monde
Hormis en Europe, en concurrence (pour la 2G) avec : IS-95 (EU) PDC (Personal Digital Cellular, Japon)
Introduction au rseau GSM : Le GSM aujourdhui
En France 1,3 Millions de portables en 95 (au dbut du gsm) plus de 56 Millions fin 2008 !
9 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le rseau GSM Partie 1.Introduction
II. Le concept cellulaire
Radiotlphonie : voix transmise par ondes radios
Tlphonie 1G :
une antenne / zone (50km de rayon)
Puissance importante dmission des mobiles (8W)
Nombre dutilisateurs limites
Fortes interfrences entre rgions
Pas de mobilit possible d'une zone de couverture l'autre
Introduction au rseau GSM : Le concept cellulaire
11 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Notion de cellules
Division du territoire en cellules => Puissance dmission plus faible
Dcoupage de la bande de frquences => Rduction des interfrences entre cellules voisines
Mais le spectre tant limit, il faut rutiliser les mmes frquences sur des cellules suffisamment loignes
Notion de motifs
Ensemble de cellules contenant tous les frquences une fois seulement
f1
f2
f3
Introduction au rseau GSM : Le concept cellulaire
12 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Notion ditinrance (roaming)
Labonn doit pouvoir appeler et tre appel de nimporte quel endroit du territoire couvert par le rseau.
Notion de transfert intercellulaire (handover) Le systme doit assurer le maintien
dune communication lorsque labonn passe dune cellule lautre
Introduction au rseau GSM : Le concept cellulaire
13 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le rseau GSM Partie 2.Le rseau
Le rseau GSM : Architecture
BTS
BSC
BSC
MSC
EIR HLR
VLR
AuC
G-MSC
NMC
RTCP
Rseau GSM dun autre oprateur
G-MSC
Interface radio
MS (Mobile Station)
PLMN (Public Land Mobile Network)
15 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le rseau GSM : Architecture
BTS
BSC
BSC
MSC
HLR
VLR
AuC
NMC
EIR
G-MSC
VLR
BSS (Base Station Sub-system) Gestion transmission et ressource radio
OSS (Operation Sub-System) Gestion de ladministration du rseau
NSS (Network Switching Sub-system) Gestion de lacheminement des appels
OMC-S
OMC-R
16 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le GSM Partie 2 : Le rseau
I. La station mobile (MS)
Station mobile (MS) : Dfinition
MS : ensemble de deux lments physiques
=> Mobilit personnelle : un abonn = une SIM
+ Terminal (ME: Mobile Equipment) fournit les capacits radio et
logicielles ncessaires la communication
Inutilisable tel quel
Carte puce (SIM : Subscriber Identity Module) contient les informations de l'abonn :
Identit de labonn Caractristiques de labonnement
18 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Codage voix
Codage canal Entrelacement Gnrations de bursts
Chiffrement Modulation Amplification
Dcodage voix
Mise en forme donnes Dsentrelacement Dcodage canal
Dchiffrement Dmodulation
Processeur, horloge, carte mre, bus,
MS (Mobile Station) Diagramme dune Station mobile
19 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Station mobile (MS) : La carte SIM Fonction : contient les informations ncessaires au bon
fonctionnement du mobile
Identits IMSI (International Mobile Suscriber Identity), unique et universel Numro dappel MSISDN TMSI (Temporal Mobile Suscriber Identity), temporaire => itinrance
(valable uniquement au sein dun VLR)
Scurit Code daccs personnel (PIN) Cls de chiffrement Kc (cryptage) Cls dauthentification Ki les algorithmes associs
Carte SIM ID-1
Carte SIM Plug-in
20 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
IMSI (International Mobile Suscriber Identity)
Numro dappel MSISDN (Mobile Station ISDN Number)
MCC (3 chiffres)
MNC (2 chiffres)
MSIN (10 chiffres max)
CC (2 chiffres)
NDC (3 chiffres)
SN (variable)
[ [ h1 h2 ] [8 chiffres] ]
Station mobile (MS) : La carte SIM
21 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Fonction assure la connexion radiolectrique avec le PLMN
Identification : IMEI (International Mobile Equipment Identity)
Propre au constructeur (alcatel, sagem) Permet de dtecter les terminaux indsirables (vols, non
homologus, perturbant le rseau)
Puissance maximale dmission GSM 900 : 2 W soit 33 dBm (la majorit, Classe 4) DCS 1800 : 1 W soit 30 dBm (la majorit Classe 1)
Station mobile (MS) : Le Terminal (ME)
Numro dhomologation
Numro dusine
Numro spcifique
22 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Relation entre puissance et porte Porte variable selon lenvironnement (plus faible en milieu urbain) Ordre de grandeur (GSM 900) : 2 W quelques kilomtres
Sensibilit minimale 63pW (-102dBm) en GSM 900 100pW (-100dBm) en DCS 1800
Contrle de puissance Possibilit de rduire la puissance dmission sur demande de
rseau (par pas de 2dB) Niveau minimal : 3mW (5dBm) en GSM 900 et 1mW (0dBm) en DCS
1800
Station mobile (MS) : Le Terminal (ME)
23 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Station mobile (MS) : Le contrle de puissance Fonction
Faire varier la puissance d'mission du mobile et de la BTS en cours de communication afin d'utiliser la puissance la plus faible possible sans altrer la qualit de la communication.
Principe Mesures effectues au niveau de la MS et des BTS (tous les 60 ms) Selon les mesures, la BTS rduit sa puissance ou rduit la
puissance du mobile par pas de 2 dB (paramtrables).
Intrt Economie de batteries (mobiles). Rduction du taux moyen d'interfrences sur le rseau (BTS).
24 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le GSM Partie 2 : Le rseau
II. Le Sous-systme radio (BSS)
Le rseau GSM : Architecture
BTS
BSC
BSC
BSS (Base Station Sub-system) Gestion transmission et ressource radio
MSC
HLR
VLR
G-MSC
VLR
NSS (Network Switching Sub-system) Gestion de lacheminement des appels
AuC
NMC
EIR
OSS (Operation Sub-System) Gestion de ladministration du rseau
OMC-S
OMC-R
26 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Sous-systme radio (BSS)
BTS (Base Transceiver Station) Ensemble
dmetteurs/rcepteurs (TRX)
BSC (Base Station Controller) Gre les ressources radio dun ensemble de BTS
BSC
MSC
BTS
Interface radio
MS NSS
Interface Abis
Abis
Abis
Interface A
BSS
27 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Sous-systme radio (BSS) : Station de base (BTS) Fonction
Emission/rception allocation des canaux, modulation/dmodulation, codage,
Contrle de la liaison radio mesure la puissance et la qualit des signaux, puis transmet au BSC.
Capacit Variable selon les zones Initialement : 16 TrX maximum (+ de 100 communications)
1 TrX 1 paire de frquences porteuses ( fm ; fd ) TDMA ~8 communications simultanes
Pratique : 2 TrX en zone rurale, jusqu 6 TrX en zone urbaine
28 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Les BTS normales
Sensibilit : 40 pW (-104 dBm)
Classification (puissance max dmission)
Sous-systme radio (BSS) : Station de base (BTS)
Numro de
classe GSM 900 DCS 1800
1 320 W / 55 dBm 20 W / 43 dBm
2 160 W / 52 dBm 10 W / 40 dBm
3 80 W / 49 dBm 5 W / 37 dBm
4 40 W / 46 dBm 2,5 W / 34 dBm
5 20 W / 43 dBm
6 10 W / 40 dBm
7 5 W / 37 dBm
8 2,5 W / 34 dBm 29 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Les Micro-BTS : pour les zones fortes densits de trafic. Elles dfinissent des micro-cellules
Sous-systme radio (BSS) : Station de base (BTS)
30 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Classification des Micro-BTS (puissance max dmission)
Sensibilit des Micro-BTS
Numro de classe GSM 900 DCS 1800
M1 80 mW / 19 dBm 500 mW / 27 dBm M2 30 mW / 14 dBm 160 mW / 22 dBm M3 10 mW / 10 dBm 50 mW / 17 dBm
Numro de classe GSM 900 DCS 1800
M1 -97 dBm / 0,2 nW -102 dBm / 0,06 nW M2 -92 dBm / 0,6 nW -97 dBm / 0,2 nW M3 -87 dBm / 2 nW -92 dBm / 0,6 nW
Sous-systme radio (BSS) : Station de base (BTS)
31 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Configurations diverses
1. Configuration standard :
une antenne omnidirectionnelle par cellule (et donc par site)
=> Zones peu denses Trs utilise au dbut du GSM,
mais de plus en plus rare
Sous-systme radio (BSS) : Station de base (BTS)
32 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
2. Configuration Sectorise
2 ou 3 BTS donc 2 ou 3 cellules pour couvrir un site
=> Zones trs denses
Avantages : Plus de gain dans tous les
azimuts
Sous-systme radio (BSS) : Station de base (BTS)
33 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
3. Configuration parapluie
Micro-cellules couvrant les zones dhabitation et de bureaux
Une Macro-cellule couvre le reste
Trous entre micro-cellules Autoroute
=> Zones priphriques
Sous-systme radio (BSS) : Station de base (BTS)
34 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Sous-systme radio (BSS)
BTS (Base Transceiver Station) Ensemble
dmetteurs/rcepteurs (TRX)
BSC (Base Station Controller) Gre les ressources radio dun ensemble de BTS
BSC
MSC
BTS
Interface radio
MS NNS
Interface Abis
Abis
Abis
Interface A
BSS
35 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Sous-systme radio (BSS) : Contrleur de station de base (BSC)
Fonction
Gestion de la Commutation MSC BTS
Gestion des ressources radio des BTS associes. tablissement des appels, libration des ressources la fin
des appels
Gestion du contrle de puissance
Gestion de certains handovers.
Capacit Variable selon densit population
BSC
36 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Contrleur de station de base (BSC) Configurations
BSC
BSC BSC
1. En toile
+ : connexions indpendantes
- : cots levs, capacit des liens est sous-exploite
2. Chane
+ : rduction des cots, optimisation de la capacit des liens - : en cas de problmes, perte de connexion avec toutes les BTS
37 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Contrleur de station de base (BSC) Configurations
BSC
BSC
BSC
3. Hybride
+ : rduction des cots
4. En boucle
+ : meilleure scurisation du rseau, possibilit de re-routage en cas de problmes
Nud de concentration
38 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le GSM Partie 2 : Le rseau
III. Le Sous-systme rseau (NSS)
MSC
HLR
VLR
G-MSC
VLR
NSS (Network Switching Sub-system) Gestion de lacheminement des appels
BTS
BSC
BSC
AuC
NMC
EIR
BSS (Base Station Sub-system) Gestion transmission et ressource radio
OSS (Operation Sub-System) Gestion de ladministration du rseau
OMC-S
OMC-R
Le rseau GSM : Architecture
40 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Sous-systme rseau (NSS) : Vue gnrale
BSC
MSC
Interface A
BSS
BSC
HLR
VLR
HLR : Home Local Register base de donnes qui gre les abonns dun plmn
VLR : Visitor Local Register base de donnes qui mmorise les donnes des abonns prsents dans une certaine zone gographique
MSC : Mobile-services Switching Center gre la commutation des appels
41 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Sous-systme rseau (NSS) : Centre de commutation des mobiles (MSC)
Fonction
tablit les communications entre les MS prsents dans sa zone de couverture et un autre MSC
Gre lexcution de certains handovers si une MS change de zone de couverture
Se charge de dialoguer avec le VLR pour grer la mobilit des abonns : vrification du profil des abonns visiteurs lors dun appel, transfert des informations de localisation
Certains MSC sont spcialiss : G-MSC, SM-MSC
MSC
42 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Sous-systme rseau (NSS) : Registre de localisation nominale (HLR)
HLR
Fonction
Base de donnes qui mmorise les caractristiques des abonns : IMSI (identit internationale) MSISDN (numro de tlphone) Profil de labonnement (services souscrits, )
Mmorise la localisation de chaque abonn. Le numro de VLR de la zone gographique o est situ labonn
43 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Sous-systme rseau (NSS) : Registre de localisation des visiteurs (VLR)
VLR
Fonction
Mmorise temporairement les donnes dabonnement des abonns prsents dans une zone gographique Mmes donnes que dans le HLR Le TMSI valable dans la zone couverte par le VLR
Implantation
En pratique : VLR intgr dans le MSC Simplification des changes (pour ltablissement des
appels)
44 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le rseau GSM : Architecture
AuC
NMC
EIR
OSS (Operation Sub-System) Gestion de ladministration du rseau
OMC-S
OMC-R
BTS
BSC
BSC
MSC
HLR
VLR
G-MSC
VLR
BSS (Base Station Sub-system) Gestion transmission et ressource radio
NSS (Network Switching Sub-system) Gestion de lacheminement des appels
45 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le GSM Partie 2 : Le rseau
IV. Le Sous-systme dexploitation et de maintenance
(OSS)
Sous-systme dexploitation (OSS) : Vue gnrale
AuC
NMC
EIR
OMC (Operations and Maintenance Centre) Supervision locale des quipements
OMC-S OMC-R
MSC BSS
NSS
HLR
NMC (Network Management Centre) Administration gnrale de lensemble du rseau
EIR (Equipment Identity Register) BdD annexe contenant les IMEI
AuC (Authentification Centre) BdD annexe contenant les informations de scurit
47 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Sous-systme dexploitation (OSS) : Registre didentits des quipements (EIR) EIR
Fonction
Base de donnes (BdD) contenant les IMEI. Consulte lors dune demande de services dun abonn pour
vrifier si un terminal est autoris sur le rseau.
Cette BdD contient 3 listes : Liste blanche : quipements homologus. Liste grise : quipements perturbant lgrement le
rseau Liste noire : quipements interdits et vols. Possibilit de
relever lIMSI de labonn utilisant ce terminal interdit.
48 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Sous-systme dexploitation (OSS) : Centre dauthentification (AuC) Fonction
BdD contenant les informations utiles pour la scurit. une cl (secrte) dauthentification Ki pour chaque abonn,
utilise pour authentifier les demandes de service, et chiffrer les communications.
Les algorithmes dauthentification et de chiffrement utiliss sur le rseau.
Implantation
Un Auc est associ un HLR, gnralement coupl dans un seul quipement (securit optimale)
AuC
49 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le GSM Partie 2 : Le rseau
V. Les interfaces
Dfinition Lien entre deux entits du rseau, sur lequel transitent des
informations particulires. Chaque interface est dsign par une lettre (norme GSM). Physiquement, la plupart sont des liaisons MIC.
Les interfaces : Introduction
BSC
MSC
BTS
Interface radio (Um)
MS NSS
Interface Abis
Interface A
BSS
51 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Ces interfaces sont dfinies par deux types de canaux (bas sur le protocole de signalisation tlphonique SS7) :
Canaux de trafic (voix ou donnes des utilisateurs) Canaux de signalisation (dialogue entre diffrentes entits du
rseau).
A B
Canaux de trafic (circuits de parole)
Canal smaphore (signalisation)
C
Les interfaces : Introduction
52 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Les interfaces : Introduction Avantage de la sparation signalisation donnes
Transfert de signalisation sans allocation de circuit Transfert de signalisation durant une communication Allocation des circuits uniquement si le correspondant est joignable
A B
Canaux de trafic (circuits de parole)
Canal smaphore (signalisation)
C
53 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Les interfaces : Les liaisons MIC Dfinition
Ligne de transmission numrique 2 Mbits/s utilise pour transmettre de la parole code selon la mthode MIC.
Attention : ne pas confondre codage MIC et liaison MIC !
Rappels : Codage MIC (Modulation par Impulsion et Codage) ou PCM (Pulse Code Modulation)
parole tlphonique => signal numrique Voix chantillonne 8kHz Quantification logarithmique sur 8 bits.
=> Dbit source de 64 kbits/s. 54 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Les interfaces : Les liaisons MIC Principe
Liaison 2 Mbits/s compose de 32 voies 64 kbits/s multiplexes temporellement.
IT1 IT0 IT3 IT2 IT31 Trame MIC
32 intervalles de temps (IT)
Voies rserves la transmission
Voie rserve la synchronisation
Nature filaire (paire de fils cuivrs, coaxial, fibre optique), ou
radiolctrique (faisceaux hertziens, ou laser sur courte distance)
circuits de parole
Canal de signalisation
55 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Les interfaces : Interfaces du BSS
Deux types de supports physiques :
Liaison radio (entre MS et BTS) : Interface Um (ou Air) Liaisons MIC pour les autres interfaces
Transcoder/Rate Adaptator Unit : 16kbits/s64kbits/s
BSC
MSC
Interface Um (liaison radio GSM)
Interface Abis (liaison MIC)
Interface A (liaison MIC)
TRAU : Transcoder/rate Adaptator Unit
Interface Ater (liaison MIC)
56 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Les interfaces : Interfaces du NSS
B : diverses utilisations, souvent interne (MSC/VLR) C : interrogation du HLR pour appels (ou messages courts) entrants D : gestion de la localisation des abonns, services
complmentaires (doit respecter imprativement la norme GSM) E : excution de certains handovers, transport de SMS G : gestion de la localisation des abonns
MSC
HLR
VLR
(G-,SM-)MSC
VLR
Interface B Interface C
Interface D
Interface G
Interface E
Liaisons MIC
57 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Interfaces NSS/OSS
F : vrification du statut dun terminal (IMEI) H : procdure dauthentification.
AuC EIR
OSS
MSC NSS
HLR Interface F
Interface H
58 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Les interfaces : Rsum Nom Localisation Utilisation
Um MS-BTS Interface radio
Abis BTS-BSC Divers
A BSC-MSC Divers
C
GMSC-HLR Interrogation HLR pour appel entrant
SM/GMSC-HLR Interrogation HLR pour message court entrant
D
VLR-HLR Gestion des informations d'abonns et de localisation
HLR-VLR Services supplmentaires
E
MSC-SM/GMSC Transport des messages courts
MSC-MSC Excution des handovers
G VLR-VLR Gestion des informations d'abonns
F MSC-EIR Vrification de l'identit du terminal
B MSC-VLR Divers
H HLR-AUC Echange des donnes d'authentification
59 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le GSM Partie 3 : Architecture des
protocoles
Architecture de protocoles: Introduction Rseau GSM : structuration en couches
Rpartition des protocoles sur divers quipements
Respect de la philosophie gnrale du modle de rfrence OSI, avec certaines particularits dues la mobilit
3 couches: Physical layer, Data Link layer, Message layer
De nombreux principes du RNIS ont t repris pour la norme GSM Exemple : protocole du rseau SS7
=> rduction des cots de dveloppement
61 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Rseau GSM : 3 couches
Physical Layer (layer 1)
Procdures ncessaires pour le transport des informations sur le support physique (codage, modulation,)
Data Link Layer (layer 2)
Fiabilise la transmission entre deux entits du rseau directement connectes entre elles (trame)
Message Layer (layer 3)
Assure le dialogue entre toutes les entits du rseau, via les messages de signalisation
Architecture de protocoles: Structure
62 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Physical layer Layer 1 Physical layer
LAPDm Layer 2 LAPDm
MS BSS (BTS + BSC)
Layer 3
RR RR
Interface Um
Architecture de protocoles: Interface Um
Layer 1 : physical layer transmission radio (codage, modulation, bursts, multiplexage, ) et mesures radio.
Layer 2 : LAPDm assure une transmission fiable des donnes (code correcteur derreur, mcanisme ARQ)
Layer 3 : RR (Radio Resource):
tablissement, maintien et abandon des connexions radio
MM (Mobility Management): mise jour de la localisation, authentification et identification abonns
CM (Connection Management) tablissement, maintien et abandon des communications (entre la MS et le MSC)
MM
CM
63 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Physical layer Layer 1 Physical layer
LAPDm Layer 2 LAPDm
MS
Layer 3
RR RR
Interface Um
Architecture de protocoles: Interface Um
La couche CM (Connection Management) contient 3 lments : CC (Call Control)
gestion des connexions pour les appels (tablissement, maintien et fin des appels)
SMS (Short Message Service) gestion de la transmission et la rception des messages courts
SS (Supplementary Services) gestion des services supplmentaires
MM
CM
BSS (BTS + BSC)
64 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
MSC
MTP1
MTP2
MTP3
SCCP
BSSAP
MM
CM
BSS(BSC)
MTP1
MTP2
MTP3
SCCP
BSSAP
Interface A
Protocole MTP (Message Transfert Part) assure un transfert fiable des messages de signalisation (rparti sur 3 couches)
MTP1 (Level 1) transmission physique des messages de signalisation sur une liaison smaphore (MIC)
MTP2 (Level 2) fiabilise la transmission des messages de signalisation
MTP3 (Level 3) dfinit et gre les fonctions de routage au sein du rseau national
Architecture de protocoles: Interface A
65 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
MSC
MTP1
MTP2
MTP3
SCCP
BSSAP
MM
CM
BSS(BSC)
MTP1
MTP2
MTP3
SCCP
BSSAP
Interface A
SCCP (Signalling Connection Control Part) Utilis pour offrir litinrance internationale et lchange de signalisation non lie ltablissement de circuits
BSSAP (BSS Application Part)
BSSMAP gestion des changes de signalisation entre BSC et MSC
DTAP gre lchange des messages des couches MM et CM entre la MS et le MSC par encapsulation (transparent au BSS)
Architecture de protocoles: Interface A
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MSC
MTP1
MTP2
MTP3
SCCP
BSSAP
MM
CM
BSS(BSC)
MTP1
MTP2
MTP3
SCCP
BSSAP
Interface A
Protocole MAP (Mobile Application Part)
Spcifique au GSM offre toutes les fonctions de
signalisation pour la gestion de litinrance
Applications associes : BSSAP MTP (SS7) SCCP (SS7)
Architecture de protocoles: Interface A
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Physical layer
LAPDm
MS MSC
RR
MTP1
MTP2
MM
CM
MTP3
SCCP
BSSAP
MM
CM
Layer 1
Layer 2
Message Layer
(Layer 3)
Architecture de protocoles: Rsum
Physical layer
LAPDm
BSS
RR
MTP1
MTP2
MTP3
SCCP
BSSAP
Interface Um Interface A
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Le GSM Partie 4 : Gestion de la scurit
Scurit du rseau GSM : Introduction
Problme dune transmission radio (Interface Um)
Ecoute des communications Accs frauduleux par des mobiles pirates en utilisant des
donnes dabonns existantes
Solutions
1. Confidentialit de lidentifiant personnel IMSI de labonn par utilisation dun autre indentifiant
2. Cryptage (ou chiffrement) des communications 3. Authentification de chaque abonn avant tout accs un
service
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Scurit du rseau GSM : 1. Confidentialit de lIMSI
Objectif Eviter au maximum sa transmission sur la voie radio
Solution Utilisation dun identifiant temporaire : le TMSI
Principe
1. A la mise sous tension, lIMSI est transmis au rseau 2. On y associe un TMSI qui sera ensuite utilis sa place 3. Le TMSI sera modifi chaque changement de zone (VLR)
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Scurit du rseau GSM : 1. Confidentialit de lIMSI
Procd
Attribution dun nouveau TMSI chaque changement de zone
Seul le VLR connait le TMSI !
BSC MSC
VLR
IMSI
IMSI IMSI IMSI
IMSI TMSI
TMSI
TMSI
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Scurit du rseau GSM : 2. Authentification des abonns
Objectif Empcher les accs frauduleux
Solution Vrifier lidentit (IMSI ou TMSI) transmise par labonn sur
linterface Um En cas dchec, accs interdit Procdure effectue lors dune mise jour de localisation ou lors de
ltablissement dun appel.
Donnes utilises
Cl dauthentification Ki propre chaque abonn attribue lors de labonnement avec lIMSI
Algorithme dauthentification A3 (commun tous les abonns) 73 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Scurit du rseau GSM : 2. Authentification des abonns
Principe Rseau
Algorithme A3 dauthentification
Algorithme A3 dauthentification
= SRES
Tirage dun nombre alatoire (Rand)
Cl Ki Cl Ki
AuC HLR
Abonn authentifi
Abonn refus
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Scurit du rseau GSM : 2. Authentification des abonns
Procdure
BSC
MSC VLR HLR AuC
MAP_Send_Authentification_Info (IMSI)
MAP_Send_Authentification_Info _ack( (Kc, Rand, SRES))
MM_Authentification_Request (Rand)
MM_Authentification_Response (SRES)
Le calcul des donnes de scurit ne sont pas calcules en temps rel. LAuC en calcule lavance et sont stockes dans le HLR sous forme de
triplets (5 triplets la fois): (Rand, SRES=A3(Ki,Rand), Kc=A8(Ki,Rand)
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Scurit du rseau GSM : 3. confidentialit des communications
Objectif Empcher linterception et dcodage des informations par des personnes
non autorises (en particulier : IMSI, IMEI, le numro dappel ou dappelant)
Solution Cryptage ou chiffrement des communications sur linterface radio (entre MS
et BTS)
Donnes utilises
Cl dauthentification Ki Cl de chiffrement Kc (tablie par lalgorithme A8) Algorithme de cryptage/dcryptage A5 des trames (en
utilisant la cl A5)
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Principe (I) Rseau
Algorithme A8 de dtermination de la cl
Algorithme A8 de dtermination de la cl
Tirage dun nombre alatoire (Rand)
Cl Ki Cl Ki
AuC HLR
Scurit du rseau GSM : 3. confidentialit des communications
Cl Kc Cl Kc
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Principe (II) Rseau
Algorithme A5 de chiffrement
Cl Kc
AuC HLR
Scurit du rseau GSM : 3. confidentialit des communications
Squence de chiffrement (114 bits)
Trame crypte /dcrypte
Trame
N trame
Algorithme A5 de chiffrement
Cl Kc
Squence de chiffrement
N trame
Trame Trame crypte /dcrypte
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Scurit du rseau GSM : 3. Confidentialit des communications
Procdure dactivation du cryptage
BSC
MSC VLR
BSSMAP_Cypher_Mode_Command (Kc) BTSM_Encryption_Command [ Cipher_... ( Kc )
RR_Ciphering_Mode_Command
RR_Ciphering_Mode_Complete
BTSM_Ciphering_Mode_Complete
BSSMAP_Cypher_Mode_Complete
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Le GSM Partie 5 : Gestion de
litinrance
Notion ditinrance (roaming) un abonn peut appeler et tre appel de nimporte quel endroit
=> Localisation des abonns
2 mcanismes de base
1. La mise jour de la localisation (par zones) le systme doit connatre la position de labonn tout instant
2. La recherche dabonn (paging) consiste mettre des messages davis de recherche dans les cellules o est situ labonn
Gestion de litinrance : introduction
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Regroupement de cellules dpendant dun mme VLR
Identifie par une LAI (Location Area Identification)
Gestion de litinrance : zones de localisation
Zone 1 Zone 2
Composition dune LAI
MCC : indicatif du pays (12 bits) MNC : indicatif du PLMN (8 bits) LAC (Location Area Code) : code de la zone (16 bits max.)
MCC
MNC
LAC
82 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le rseau connat la Zone de Localisation (ZL) de chaque abonn (LAI) mais pas la cellule exacte
Lors de la rception dun appel, envoi de messages de paging dans toutes les cellules de la ZL
Cot de gestion trs important valu par le nombre de messages de signalisation transmis
sur la liaison radio Loprateur cherche minimiser ce cot : cela revient
optimiser le compromis entre cot de recherche et cot de mise jour => nombre de cellules par zone
Gestion de litinrance : zones de localisation
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Gestion de litinrance : zones de localisation
BSC
MSC
VLR
IMSI TMSI
BSC
AuC HLR
LAI
MSISDN IMSI VLR Id
IMSI TMSI LAI
Zone 1
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Plusieurs types de mise jour de localisation (Localisation Update)
1. la mise sous tension (IMSI Attach)
2. Lors dun changement de zone Une BTS envoie rgulirement sur une voie balise son LAI Une MS scrute rgulirement la voie balise des BTS Si diffrence entre la LAI mise et la LAI stocke dans la SIM => mise
jour (Localisation Updating Request)
3. Priodiquement Une MS envoie sa position (LAI) au rseau rgulirement Intrt : corriger les ventuelles informations errones de localisation
au sein du rseau
Gestion de litinrance : 1. mise jour de la localisation
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Lors dun appel entrant, mission de messages de paging (contenant la TMSI) sur toutes les BTS de la zone de localisation concern.
Un mobile scanne rgulirement la voie balise de la BTS. Dtection dun message de paging => mise en route de procdures pour la
communication Sinon, labonn est considr injoignable
Remarque : le paging est inutile si la MS est hors tension. Pour viter une consommation inutile des ressources radio, il existe 2 protocoles (MSC/VLR)
IMSI Detach IMSI Attach
Gestion de litinrance : 2. recherche dabonn (paging)
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IMSI Detach 1. Explicite
Lors de la mise hors tension du mobile, envoi dun message IMSI Detach au MSC/VLR
Procdure non systmatique car pas toujours intressante
2. Implicite Un mobile est considr injoignable par le rseau si injoignable
durant une certaine dure
IMSI Attach Lors de la mise sous tension du mobile, envoi dun message au
MSC/VLR (suivi dune mise jour de la localisation)
Gestion de litinrance : 2. recherche dabonn (paging)
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Gestion de litinrance : 3. procdures de mise jour 2 cas de figure
1. Mise jour de localisation intra-VLR 2. Mise jour de localisation inter-VLR
Principe gnral 1. La MS demande lallocation dun canal de signalisation 2. Allocation dun canal ddi 3. tablissement de connexions : MS => MSC grant la
nouvelle zone 4. change des messages ncessaires 5. Libration du canal ddi et des connexions
88 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
BSC
Allocation canal de signalisation ddi
Libration connexions Libration du canal ddi
Authentification
Activation du chiffrement
MSC
VLR
MM_Location_Updating_Request ( TMSI, LAI-1 )
BSSMAP_Complete_L3_Info [ Loc._Upd._Req., LAI-2 ]
MM_Location_Updating_Accept
Gestion de litinrance : 3. a) mise jour intra-VLR
89 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
BSC
Allocation canal
Libration connexions Libration du canal ddi
Authentification
Activation du chiffrement
MSC VLR-2
MM_TMSI_Reallocation_Command(new TMSI)
MAP_Send_Identification (TMSI)
MAP_Send_Identification_ack(IMSI, Kc, RAND, SRES)
VLR-1 HLR
MAP_Update_Location (IMSI, VLR2) MAP_Cancel_Location (IMSI)
MAP_Cancel_Location_ack
MAP_Insert_Suscriber_Data (ss_data)
MAP_Insert_Suscriber_Dat_ack
MAP_Update_Location_ack
MM_TMSI_Reallocation_Complete
MM_Location_Updating_Request (TMSI, LAI-1)
BSSMAP_Complete_L3_Info [Loc._Upd._Req., LAI-2]
MM_Location_Updating_Accept
Gestion de litinrance : 3. b) mise jour inter-VLR
90 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le GSM Partie 6 : Gestion des appels
Gestion des appels : appel sortant
BSC
Authentification
Activation du chiffrement
MSC VLR
CC_Set_Up ( Call_number ) SSUTR2_MIF (Called number)
BSSMAP_Complete_L3_Info [CM_Serv._Req.]
CAA
Allocation canal de signalisation
CM_Service_Request ( IMSI, TMSI )
CC_Call_Proceeding
Allocation canal de trafic
Sonnerie SSUTR2_ACF
CC_Alerting Retour de Sonnerie SSUTR2_RIU
Dcroch
CC_Connect
CC_Connect_Acknowledge
C o n v e r s a t i o n 92 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Gestion des appels : appel entrant
Composition du
MSISDN
Adresse VLR actuel
HLR
MSRN
VLR
MSNR (Mobile station roaming number) : numro attribu par le VLR pour assurer le routage dun appel entrant, vers le MSC dont dpend lappel.
93 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
BSC
MSC VLR
SSUTR2_MIF(MSISDN)
CAA HLR
G-MSC
MAP_Send_Routing_Info
MAP_Provide_Roaming_Number
MAP_Provide_Roaming_Number_Ack (MSRN) MAP_Send_Routing_Info_Ack (MSRN)
SSUTR2_MIF( MSRN )
BSSMAP_Paging (TMSI/IMSI)
RR_Paging_Request (TMSI/IMSI)
Allocation canal signal.
RR_Paging_Response (TMSI/IMSI) BSSMAP_Complete_L3_Info [RR_Pag._Res.]
Authentification Activation du chiffrement
CC_Set_Up CC_Call_Confirmed
Allocation canal trafic
CC_Alerting SSUTR2_ACF SSUTR2_ACF Sonnerie
Dcroch CC_Connect SSUTR2_RIU SSUTR2_RIU
CC_Connect_Acknowledge
C o n v e r s a t i o n
Gestion des appels : appel entrant
94 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Appel entre mobiles Les phases prcdentes sont utilises (le G-MSC est remplac par
le MSC de labonn qui appelle)
Fin de communication Raccroch du mobile
MS : envoi dun message au MSC MSC : Libration du circuit de parole et envoi dun message de fin de
communication au MSC (ou au CAA si fixe) Envoi dun message dacquittement en retour : fin de communication Libration des ressources : canal ddi au trafic et connexions tablies
jusquau MSC/VLR
Raccroch de labonn fixe : procdure similaire.
Gestion des appels
95 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le GSM Partie 7 : Etude de la liaison
Radio
Le GSM Partie 7 : Etude de la liaison
Radio I. Rpartition des ressources
Liaison radio : Caractristiques du GSM Duplexage
Partage de la ressource radio entre mission et rception (voies montantes/descendantes)
Accs multiple (Multiplexage)
Partage de la ressource radio entre diffrents utilisateurs (plusieurs MS sur une mme cellule) Partage en temps Partage en frquence
Voie montante
Voie descendante
98 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Liaison radio : Duplexage en frquence 2 sous-bandes frquentielles spares => Canaux duplex Dbit identique en mission et rception Ecart constant : facilite la sparation des voies
Voie montante (Uplink - UL)
Voie descendante (Downlink - DL)
Uplink : mission du MS Rception de la BTS
cart Duplex 45 MHz
canal 1 canal 1 Frquence
(MHz) 890 915 935 960 canal i canal i
GSM 900
Downlink : mission de la BTS Rception du mobile
99 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Liaison radio : Duplexage en frquence
GSM 900 (1982)
DCS 1800 (1990)
E-GSM (1995)
Bande de frquences (MHz)
890-915 () 935-960 ()
1710-1785 () 1805-1880 ()
880-890 () 925-935 ()
Largeur de bande 2 x 25 MhZ 2 x 75 MhZ 2 x 10 MhZ
Ecart duplex 45 MHz 95 MHz 45 MHz
Largeur des canaux 200 kHz Numros des canaux
(n = ARFCN) 1 n 124 512 n 885 975 n 1024
frquence dl (MHz) 935+0.2*n 1805.2+0.2*(n-512) 935+0.2*(n-1024) frquence ul (MHz) ul =dl - 45 ul =dl - 95 ul =dl - 45
100 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Partage en frquence : FDMA (Frequency Division Multiple Access)
La bande alloue est spare en sous-bandes de 200 KHz : les Canaux.
Liaison radio : Accs multiple (FDMA)
200 KHz Porteuse
temps
Frquence
101 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Partage en temps : TDMA (Temporal Division Multiple Access)
Chaque sous-bande frquentielle (ou porteuse) est divise en intervalles de temps (Timeslots)
Un timeslot accueille un burst (156 bits moduls)
Liaison radio : Accs multiple (TDMA)
200 KHz
temps
Frquence
577 s Time slot
102 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Trame TDMA = 8 timeslots (numrote de 0 7) dure dune trame : 4,615 ms Trame TDMA : 1,25 kbit
Chaque utilisateur utilise un slot par trame
Liaison radio : Accs multiple (TDMA)
200
KH
z
Trame TDMA
Port
euse
F
DM
A
1 0 3 2 5 4 7 6 1 0 3 2 5 4 7 6 1 0 3 2 5 4 7 6
. . .
Canal physique
103 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
1 communication = 1 canal duplex
Liaison radio : Canal duplex
. . .
3 timeslots
Ecar
t dup
lex
temps
Frquence
BTS => MS MS => BTS
104 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
1 canal physique sert de support 2 types de canaux logiques Les canaux de trafic (voix) Les canaux de signalisation
multiplexage de canaux logiques sur un canal physique => notion de multitrame
Liaison radio : des canaux physiques aux canaux logiques
. . .
Trame TDMA 4 4 4 4
. . . multitrame 105 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Liaison radio : organisation des trames 4.615ms
0 1 2 3 4 5 6 7 Trame GSM=8 TS
Multitrames 51 = 51 trames Multitrames 26 = 26 trames
120ms 235,4ms
Hypertrames = 2048 Supertrames
3h 28mn 53s
Supertrame de 26 multitrames 51 = 2651 trames
6,12s Supertrame de 51 multitrames 26 = 5126 trames
106 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le GSM Partie 7 : Etude de la liaison
Radio II. Les canaux logiques
Les canaux logiques : introduction
Canaux ddis
TCH SACCH SDCCH FACCH
FCCH
Canaux non-ddis
Ddis (duplex) un mobile Communication Signalisation
Non ddis (simplex) partags par tous les mobiles Voie descendante : diffusion
dinformations Voie montante : canaux
disponibles en accs alatoire
108 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Diffusion de donnes relatives une cellule permettant chaque mobile d'accrocher au systme local en rcuprant les paramtres ncessaires.
Ils occupent gnralement le TS(0) de la porteuse C0 (voie balise)
Les canaux logiques 1. Les canaux de diffusion (BCH)
0 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 1 2 3 4 5 6 7 1 0 2 Down
CANAL Nom Complet Slot possible Multitrame Dbit Fonction
FCCH Frequency Correction Channel
0 51 146bit toutes les 50 ms Calage du mobile sur la frquence
porteuse
SCH Synchronisation Channel 0 51 146bit toutes
les 50 ms Identification de la BTS et
synchronisation du mobile sur celle-ci
BCCH Broadcast
Control Channel
0 51 782 bit/s Canal de diffusion des informations spcifique de la BTS de la cellule et
des BTS voisines.
109 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Ils sont rservs pour les oprations de gestion des communications (tablissement, allocation de canaux de trafic).
Les canaux logiques 2. Les canaux communs de contrle (CCCH)
CANAL Nom Complet Slot
possible Multitrame Dbit Fonction
RACH (UpLink)
Random Access
Channel 0,2,4,6 51 36 bit
Il permet au mobile de signaler la BTS qu'il dsire effectuer une opration sur le
rseau
PCH (DownLink)
Paging Channel 0,2,4,6 51 456 bit
Il permet de diffuser les messages de paging lorsque le rseau veut
communiquer avec un mobile.
AGCH (DownLink)
Access Grant
Channel 0,2,4,6 51 456 bit
Il est utilis pour l'allocation d'un canal ddi un mobile. Il contient la
description complte du canal utilis: numro de porteuse, du slot utilis
(contient galement le paramtre TA).
CBCH (DownLink)
Cell Broadcast Channel
0,1,2,3 51 variable Il offre aux usagers prsents dans la cellule des informations spcifiques
(informations routires, mto).
110 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Ils fournissent une ressource rserve un mobile. Le mobile se voit attribuer une paire de slots o il est seul mettre et recevoir.
Les canaux logiques 3. Les canaux ddis(signalisation)
CANAL Nom Complet
Slot possible
Multitrame Dbit Fonction
SACCH Slow associated
Control Channel
0 7 51 ou 26 304 bit/s Canal de supervision dune liaison : control de la puissance, qualit, remont
des mesures
SDCCH Stand Alone Dedicated
control channel
0 7
51 782 bit/s Canal allou aux phases d'tablissement de la communications : signalisation et
mise jour de la localisation.
FACCH Fast Associated
Control Channel
0 7 26 9,2 Kbit/s Canal servant excuter les hand-over , il prend momentanment le slot rserv
au canal TCH.
0 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 1 2 3 4 5 6 7 1 0 2 Down
0 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 1 2 3 4 5 Up
111 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Transport des donnes utilisateurs (mission en slot i f2, rception en slot i f2 + cart_duplex)
Voix plein dbit TCH/FS (Full Speed) 13 kbits/s Voix demi dbit TCH/HS (Half Speed) 5,6 kbits/s Donnes jusqu 12 kbits/s
Paralllement cette activit principale, il coute priodiquement les voies balises de la cellule et des cellules voisines pour dtecter une variation de niveau lui indiquant un handover.
Les canaux logiques 3. Les canaux ddis de trafic (TCH)
CANAL Nom Complet Slot
possible Multitrame Dbit Fonction
TCH Traffic channel 0 7 26 13 Kbit/s Canal supportant le trafic voix ou data
(DCH)
112 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Les canaux logiques 3. Multiplexage des canaux ddis
Multiplex des canaux ddis
(multitrame 26)
TCHTCHTCHTCHTCHTCH24TCHTCHTCHTCHTCHTCH23TCHTCHTCHTCHTCHTCH22TCHTCHTCHTCHTCHTCH21TCHTCHTCHTCHTCHTCH20TCHTCHTCHTCHTCHTCH19TCHTCHTCHTCHTCHTCH18TCHTCHTCHTCHTCHTCH17TCHTCHTCHTCHTCHTCH16TCHTCHTCHTCHTCHTCH15TCHTCHTCHTCHTCHTCH14TCHTCHTCHTCHTCHTCH13
SACCHSACCHSACCHSACCHSACCHSACCH12TCHTCHTCHTCHTCHTCH11TCHTCHTCHTCHTCHTCH10TCHTCHTCHTCHTCHTCH9TCHTCHTCHTCHTCHTCH8TCHTCHTCHTCHTCHTCH7TCHTCHTCHTCHTCHTCH6TCHTCHTCHTCHTCHTCH5TCHTCHTCHTCHTCHTCH4TCHTCHTCHTCHTCHTCH3TCHTCHTCHTCHTCHTCH2TCHTCHTCHTCHTCHTCH1TCHTCHTCHTCHTCHTCH0
25TCHTCHTCHTCHTCHTCH24TCHTCHTCHTCHTCHTCH23TCHTCHTCHTCHTCHTCH22TCHTCHTCHTCHTCHTCH21TCHTCHTCHTCHTCHTCH20TCHTCHTCHTCHTCHTCH19TCHTCHTCHTCHTCHTCH18TCHTCHTCHTCHTCHTCH17TCHTCHTCHTCHTCHTCH16TCHTCHTCHTCHTCHTCH15TCHTCHTCHTCHTCHTCH14TCHTCHTCHTCHTCHTCH13
SACCHSACCHSACCHSACCHSACCHSACCH12TCHTCHTCHTCHTCHTCH11TCHTCHTCHTCHTCHTCH10TCHTCHTCHTCHTCHTCH9TCHTCHTCHTCHTCHTCH8TCHTCHTCHTCHTCHTCH7TCHTCHTCHTCHTCHTCH6TCHTCHTCHTCHTCHTCH5TCHTCHTCHTCHTCHTCH4TCHTCHTCHTCHTCHTCH3TCHTCHTCHTCHTCHTCH2TCHTCHTCHTCHTCHTCH1TCHTCHTCHTCHTCHTCH0TS7TS6TS5TS4TS3TS2FN
DOWNLINK
TCHTCHTCHTCHTCHTCH24TCHTCHTCHTCHTCHTCH23TCHTCHTCHTCHTCHTCH22TCHTCHTCHTCHTCHTCH21TCHTCHTCHTCHTCHTCH20TCHTCHTCHTCHTCHTCH19TCHTCHTCHTCHTCHTCH18TCHTCHTCHTCHTCHTCH17TCHTCHTCHTCHTCHTCH16TCHTCHTCHTCHTCHTCH15TCHTCHTCHTCHTCHTCH14TCHTCHTCHTCHTCHTCH13
SACCHSACCHSACCHSACCHSACCHSACCH12TCHTCHTCHTCHTCHTCH11TCHTCHTCHTCHTCHTCH10TCHTCHTCHTCHTCHTCH9TCHTCHTCHTCHTCHTCH8TCHTCHTCHTCHTCHTCH7TCHTCHTCHTCHTCHTCH6TCHTCHTCHTCHTCHTCH5TCHTCHTCHTCHTCHTCH4TCHTCHTCHTCHTCHTCH3TCHTCHTCHTCHTCHTCH2TCHTCHTCHTCHTCHTCH1TCHTCHTCHTCHTCHTCH0
25TCHTCHTCHTCHTCHTCH24TCHTCHTCHTCHTCHTCH23TCHTCHTCHTCHTCHTCH22TCHTCHTCHTCHTCHTCH21TCHTCHTCHTCHTCHTCH20TCHTCHTCHTCHTCHTCH19TCHTCHTCHTCHTCHTCH18TCHTCHTCHTCHTCHTCH17TCHTCHTCHTCHTCHTCH16TCHTCHTCHTCHTCHTCH15TCHTCHTCHTCHTCHTCH14TCHTCHTCHTCHTCHTCH13
SACCHSACCHSACCHSACCHSACCHSACCH12TCHTCHTCHTCHTCHTCH11TCHTCHTCHTCHTCHTCH10TCHTCHTCHTCHTCHTCH9TCHTCHTCHTCHTCHTCH8TCHTCHTCHTCHTCHTCH7TCHTCHTCHTCHTCHTCH6TCHTCHTCHTCHTCHTCH5TCHTCHTCHTCHTCHTCH4TCHTCHTCHTCHTCHTCH3TCHTCHTCHTCHTCHTCH2TCHTCHTCHTCHTCHTCH1TCHTCHTCHTCHTCHTCH0TS7TS6TS5TS4TS3TS2FN
DOWNLINK
TCHTCHTCHTCHTCHTCH24TCHTCHTCHTCHTCHTCH23TCHTCHTCHTCHTCHTCH22TCHTCHTCHTCHTCHTCH21TCHTCHTCHTCHTCHTCH20TCHTCHTCHTCHTCHTCH19TCHTCHTCHTCHTCHTCH18TCHTCHTCHTCHTCHTCH17TCHTCHTCHTCHTCHTCH16TCHTCHTCHTCHTCHTCH15TCHTCHTCHTCHTCHTCH14TCHTCHTCHTCHTCHTCH13
SACCHSACCHSACCHSACCHSACCHSACCH12TCHTCHTCHTCHTCHTCH11TCHTCHTCHTCHTCHTCH10TCHTCHTCHTCHTCHTCH9TCHTCHTCHTCHTCHTCH8TCHTCHTCHTCHTCHTCH7TCHTCHTCHTCHTCHTCH6TCHTCHTCHTCHTCHTCH5TCHTCHTCHTCHTCHTCH4TCHTCHTCHTCHTCHTCH3TCHTCHTCHTCHTCHTCH2TCHTCHTCHTCHTCHTCH1TCHTCHTCHTCHTCHTCH0
25TCHTCHTCHTCHTCHTCH24TCHTCHTCHTCHTCHTCH23TCHTCHTCHTCHTCHTCH22TCHTCHTCHTCHTCHTCH21TCHTCHTCHTCHTCHTCH20TCHTCHTCHTCHTCHTCH19TCHTCHTCHTCHTCHTCH18TCHTCHTCHTCHTCHTCH17TCHTCHTCHTCHTCHTCH16TCHTCHTCHTCHTCHTCH15TCHTCHTCHTCHTCHTCH14TCHTCHTCHTCHTCHTCH13
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TCHTCHTCHTCHTCHTCH24TCHTCHTCHTCHTCHTCH23TCHTCHTCHTCHTCHTCH22TCHTCHTCHTCHTCHTCH21TCHTCHTCHTCHTCHTCH20TCHTCHTCHTCHTCHTCH19TCHTCHTCHTCHTCHTCH18TCHTCHTCHTCHTCHTCH17TCHTCHTCHTCHTCHTCH16TCHTCHTCHTCHTCHTCH15TCHTCHTCHTCHTCHTCH14TCHTCHTCHTCHTCHTCH13
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113 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Le GSM Partie 7 : Evolutions logicielles
Capacit de la norme insuffisante pour des services de donnes (Internet, messagerie,)
=> volution ncessaire de la norme 1re volution
Canal radio de bonne qualit => Rduction de la redondance introduite lors du codage canal
Transmission de blocs dinformation plus longs.
=> Augmentation du dbit utilisateur : jusqu 14,4 kbits/s
Evolutions logicielles du GSM
115 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
2me volution
Initialement, la MS ne transmet et ne reoit que sur un timeslot par trame TDMA
Allocation simultane de plusieurs canaux physiques pour lmission/rception de donnes (Jusqu 4 Time Slots / trame TDMA)
HSCSD : High Speed Circuit Switched Data
=> Augmentation du dbit utilisateur : jusqu 57,6 kbits/s
3me volution
Adaptation de la syntaxe XML (utilise pour le web) pour les mobiles Dveloppement de nouveaux protocoles adaptes la mobilit
WAP : Wireless Application Protocol
=> Connexion Internet
Evolutions logicielles du GSM
116 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
GSM Rseau commutations de circuits
Ligne monopolise dans tout le rseau pour un seul utilisateur, pour un transfert sporadique de donnes => gaspillage des ressources (radio)
La taxation, base sur le temps de connexion (et pas sur la quantit de
donnes) => Cot trop lev (payer tous les canaux utiliss ?)
=> Dveloppement dun rseau commutation de paquets : le GPRS
Evolutions logicielles du GSM : Limitations
Temps de lecture temps Envoi des donnes
Session Web
117 F. Payan Dpartement R&T IUT Nice Cte dAzur Universit de Nice Sophia Antipolis
Tlphonie MobilePlan gnral du coursLe rseau GSMIntroduction au rseau GSM :contexteIntroduction au rseau GSM :contexteDiapositive numro 6Diapositive numro 7Diapositive numro 8Diapositive numro 9Le rseau GSMIntroduction au rseau GSM :Le concept cellulaireIntroduction au rseau GSM :Le concept cellulaireIntroduction au rseau GSM :Le concept cellulaireLe rseau GSMLe rseau GSM : ArchitectureLe rseau GSM : ArchitectureLe GSMStation mobile (MS) : DfinitionMS (Mobile Station)Station mobile (MS) : La carte SIMStation mobile (MS) : La carte SIMStation mobile (MS) : Le Terminal (ME)Station mobile (MS) : Le Terminal (ME)Station mobile (MS) : Le contrle de puissanceLe GSMLe rseau GSM : ArchitectureSous-systme radio (BSS)Sous-systme radio (BSS) : Station de base (BTS)Sous-systme radio (BSS) : Station de base (BTS)Sous-systme radio (BSS) : Station de base (BTS)Sous-systme radio (BSS) : Station de base (BTS)Sous-systme radio (BSS) : Station de base (BTS)Sous-systme radio (BSS) : Station de base (BTS)Sous-systme radio (BSS) : Station de base (BTS)Sous-systme radio (BSS)Sous-systme radio (BSS) : Contrleur de station de base (BSC)Contrleur de station de base (BSC)Contrleur de station de base (BSC)Le GSMLe rseau GSM : ArchitectureSous-systme rseau (NSS) :Vue gnraleSous-systme rseau (NSS) : Centre de commutation des mobiles (MSC)Sous-systme rseau (NSS) : Registre de localisation nominale (HLR)Sous-systme rseau (NSS) : Registre de localisation des visiteurs (VLR)Le rseau GSM : ArchitectureLe GSMSous-systme dexploitation (OSS) : Vue gnraleSous-systme dexploitation (OSS) : Registre didentits des quipements (EIR)Diapositive numro 49Le GSMLes interfaces :IntroductionLes interfaces :IntroductionLes interfaces :IntroductionLes interfaces : Les liaisons MIC Les interfaces : Les liaisons MICLes interfaces : Interfaces du BSSLes interfaces : Interfaces du NSSInterfaces NSS/OSSLes interfaces : RsumLe GSMArchitecture de protocoles: IntroductionArchitecture de protocoles: StructureArchitecture de protocoles: Interface UmArchitecture de protocoles: Interface UmArchitecture de protocoles: Interface AArchitecture de protocoles: Interface AArchitecture de protocoles: Interface AArchitecture de protocoles: RsumLe GSMScurit du rseau GSM : IntroductionScurit du rseau GSM :1. Confidentialit de lIMSIScurit du rseau GSM :1. Confidentialit de lIMSIScurit du rseau GSM :2. Authentification des abonns Scurit du rseau GSM :2. Authentification des abonnsScurit du rseau GSM :2. Authentification des abonnsScurit du rseau GSM :3. confidentialit des communicationsScurit du rseau GSM :3. confidentialit des communicationsScurit du rseau GSM :3. confidentialit des communicationsScurit du rseau GSM :3. Confidentialit des communicationsLe GSMGestion de litinrance : introductionGestion de litinrance : zones de localisationGestion de litinrance : zones de localisationGestion de litinrance : zones de localisationGestion de litinrance : 1. mise jour de la localisationGestion de litinrance : 2. recherche dabonn (paging)Gestion de litinrance : 2. recherche dabonn (paging)Gestion de litinrance : 3. procdures de mise jourGestion de litinrance : 3. a) mise jour intra-VLRGestion de litinrance : 3. b) mise jour inter-VLRLe GSMGestion des appels : appel sortantGestion des appels : appel entrantGestion des appels : appel entrantGestion des appelsLe GSMLe GSMLiaison radio : Caractristiques du GSMLiaison radio : Duplexage en frquenceLiaison radio : Duplexage en frquenceLiaison radio : Accs multiple (FDMA)Liaison radio : Accs multiple (TDMA)Liaison radio : Accs multiple (TDMA)Liaison radio : Canal duplexLiaison radio : des canaux physiques aux canaux logiquesLiaison radio : organisation des tramesLe GSMLes canaux logiques : introductionLes canaux logiques1. Les canaux de diffusion (BCH)Les canaux logiques2. Les canaux communs de contrle (CCCH)Les canaux logiques3. Les canaux ddis(signalisation)Les canaux logiques3. Les canaux ddis de trafic (TCH)Les canaux logiques3. Multiplexage des canaux ddisLe GSMEvolutions logicielles du GSMEvolutions logicielles du GSMEvolutions logicielles du GSM :Limitations