72
Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

Réseaux Mobiles

Présentation GSM

Evolutions 2G vers 3G

Réseaux Mobiles

Présentation GSM

Evolutions 2G vers 3G

Page 2: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 2

SOMMAIRE

Panorama des réseaux mobiles, caractéristiques essentiellesNotions de Mobilité, Handover et RoamingLes réseaux Mobiles:

Réseaux 1G et réseaux satellites Réseaux 2G: le GSM caractéristiques & architecture Réseaux 2G: le GSM interfaces & protocoles: MAP, BSSAP Réseaux 2,5G: le GPRS caractéristiques & architecture Réseaux 3G: l’UMTS caractéristiques, architecture & protocoles Réseaux de proximité: Home-RF, Bluetooth, Swap

Les Services Mobiles: Services liés à la parole Services basés sur la mocalisation Services de Messageries: SMS/EMS/MMS Services basés sur l’Internet: WAP/I-Mode

Scénarios d’EvolutionsApplications Roaming et VAS : une introduction aux solutions proposées par NMG

Page 3: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 3

REPARTITION GEOGRAPHIQUE

RESEAUXETENDUSTERRESTRES(WAN)

DISTANCE

RESEAUX LOCAUX(LAN)

RESEAUX MOBILES(WIRELESS NETWORKS)

RESEAUX METROPOLITAINS (MAN)

Classification des Réseaux

Page 4: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 4

Extérieur

Applicationsprofessionnelles

Intérieur

Grand Public

Téléphonie sans filHome-RF, Bluetooth, Swap

PagingALPHAPAGEOPERATORTAM-TAMKOBBYTATTOO

GSM + Evolutions (GPRS/EDGE/UMTS)2G 2,5G 3G

PABX sans filWireless LANsCorporate-GSM

MOBIPACTETRAGSM-Rail

SatellitesTFTS, GPSLEOS

BI-BOPPOINTELCT2

Panorama des réseaux mobiles

Page 5: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 5

Applications non-GSM, dont satellites

- Téléphonie sans fil, PABX sans fil- Systèmes de paging

- GEOS: Geostationary Earth Orbit Satellites- Réseaux Satellites Télécoms (orbite = 36000km)- En France: Réseau Telecom 1- Intelsat, Eutelsat….

- LEOS: Low Earth Orbite satellites- Orbite à 800km: des centaines de satellites nécessaires- Irridium, Globalstar, Teledesic …

- VSATS: Very Small Aperture Terminals

Page 6: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 6

Réseaux 1G: TELEPHONIE SANS FIL

SERVICE DE TELEPHONIE DANS UNE ZONE REDUITEAPPLICATIONS:

poste domestique (résidentiel)réseau public de quartier: service Télépoint, POINTEL, BI-BOP, TELEPOINT,

boucle localeenviron 50 000 abonnés en 1997, en baisse.PABX sans fil (entreprise)

LIMITATIONS:usage residentiel seulementmodulation analogiquepas de transmission de donnéesfréquences limitées (20 - 40Mhz)

Page 7: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 7

Réseaux 1G: LES RESEAUX DE PAGING

RECEPTION DE MESSAGES COURTS SUR UN TERMINAL MOBILEALPHAPAGE: FRANCE TELECOM

message de 80 caractères (environ 160 000 abonnés)

EUROSIGNAL: FRANCE TELECOM réception d'un BIP (environ 100 000 abonnés)

TAM-TAM, TATOO, KOBBY, TEXTNET.... le plus interessant: grande pénétration, faible consommation, faible

prix, peut être personnalisé...., avec ou sans abonnements... Norme européenne ERMES, à développer

Environ 1,7 Millions d'utilisateurs au total fin 97…. Plus rien en 2000 !

Page 8: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 8

TELECOM 1+ 2: SATELLITES TELECOMMUNICATIONSgrande capacité de transmissioncapacité de diffusion a l'infinigrande couverture (1/3 Terre)orbite géostationnaire (36 000km)problèmes conditions atmosphériquesdélais de propagation (250ms)encombrement de fréquences

AUTRES SATELLITESINTELSATEUTELSATIMMARSAT.....

RESEAUX SATELLITES A ORBITE HAUTE: GEOs

Page 9: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 9

RESEAUX SATELLITES A ORBITE BASSE: LEOs

FUTURS PROJETS D'UNE MULTITUDE DE PETITS SATELLITES EN ORBITE FAIBLE POUR COUVRIR TOUTE LA SURFACE TERRESTRE

PROJET TELEDESIC Bill Gates MICROSOFT840 satellites à 800km d'altitude

PROJET IRRIDIUM ????????MOTOROLA, FRANCE TELECOM

PROJET GLOBALSTAR ALCATEL

Page 10: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 10

RESEAUX SATELLITES: VSATs

VSAT = VERY SMALL APERTURE TERMINAL

PETITES STATIONS TERRIENNES DE TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITE (emission et/ou réception)

échange de données, vidéotransmissions, courriers..

30 operateurs en FRANCE: FT, BT, Téléport EUROPE,....

Page 11: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 11

De 1G à 2G: RADIOCOM 2000

- Radiocom 2000: premier service de téléphonie mobile embarqué dans les voitures

- En raison des besoins d’alimentation (batterie voiture), transmission analogique, pas de compatibilité numérique (RNIS), pas de sécurité…

- Ancêtre du GSM

- GSM: Global System for Mobile Communications- Système public de communications mobiles pan-européen développé

au début des années. - Ce système devait répondre aux critères suivants:

- Bonne qualité de transmission de la parole

- Coûts des terminaux et services associés le plus bas possible

- Faible consommation

- Possibilités de roaming international

- Compatibilité numérique RNIS

Page 12: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 12

Connexions terrestres

CELLULE

ANTENNE

Les principes de Mobilité

xxx-TelecomLiens de signalisation

Page 13: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 13

Techniques Cellulaires

Macro Cellules Zones à population dispersée ( diamètre: 10-30km) Usage: voiture, train, etc….

 Micro Cellules Zones à population très denses ( 100 à 300m); Usage: piétons L’utilisation de petites cellules permet l’optimisation des canaux de

transmission et une meilleure précision dans la localisation.

Pico Cellules Réservé aujourd’hui aux réseaux de proximité ( > 10m) Concept repris dans l’UMTS

Cellules sélectives Les cellules n’ont pas toujours besoin d’une couverture de 360 degrés

Cellules « parapluie » Pour éviter un nombre trop important de commutations entre cellules, il est

possible de créer des regroupements de cellules.

Page 14: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 14

Couverture Cellulaire

Page 15: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 15

Handover et Roaming

HandoverMécanisme permettant le transfert automatique d’une transaction en

cours d’une cellule vers une cellule, sans perturber la communication.

RoamingMécanisme permettant d’offrir les mêmes services de

télécommunications mobiles à des clients (roamers) abonnés à d’autres réseaux ou dans d’autres pays.

Page 16: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 16

2G: Architecture GSM (1)

Page 17: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 17

2G: Architecture GSM (2)

HLR = Home Location RegisterVLR = Visitor Location Register

MSC = Mobile Switching Centre

HLR = Home Location RegisterVLR = Visitor Location Register

MSC = Mobile Switching Centre

Chaque Mobile Station (MS) comprend:-ME = Mobile Equipment-SIM = Subscriber Identity Module

Chaque Mobile Station (MS) comprend:-ME = Mobile Equipment-SIM = Subscriber Identity Module

BSS = Base Station Sub-SystemBSC = Base Station ControllerBTS = Base Transceiver Station

BSS = Base Station Sub-SystemBSC = Base Station ControllerBTS = Base Transceiver Station

Page 18: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 18

2G: Equipements GSM: MSC & BSC

•Switching Centre (MSC) Gère les communications et les échanges avec les utilisateursInitialise l’établissement et la rupture des communicationsInitialise le mode de transmissionGère les procédures pour les interactions entre BSCs (Handover) En général: un opérateur gère un MSC par région

•Base Station Controller (BSC) Gère les connexions et les ressources radioGère le mode de transmission radio Maintient les connexions radio Supervise et analyse les transferts inter-BSCs (handover)

Page 19: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 19

2G: Equipements GSM: HLR, VLR & AuC

•HLR Maintient et remet à jour les informations de localisation et de profils

de services des clients abonnés chez un opérateur

•VLR Maintient et remet à jour ces mêmes informations de localisation et

de profils de services pour des clients visiteurs en situation de roaming

Cette fonctionnalité, bien qu’indépendante, est le plus souvent intégrée dans le switch (MSC)

•AuC = Autentication CentreGère les fonctions de sécurité liées à l’identité des usagersRéalise l’encryptage des informations radio.

Page 20: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 20

2G: Protocoles d’interfaces GSM

•Interface radio Gère les communications entre le mobile et les

BTS pour tout ce qui concerne la transmission radio analogique

Protocole utilisé: LAPDm

•Interface Abis Gère les communications entre BTS et BSC, en

particulier: La gestion du trafic radio L’exploitation et la maintenance des stations BTS Protocole utilisé: LAPD

•Interface A Gère les communications entre BSC et MSC, en

particulier le handover Signalisation du type SS7 Protocole utilisé: BSSAP

Page 21: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 21

2G: Interface Radio GSM

Le spectre radio a des ressources limitées, partagées entre tous les utilisateurs. La méthodologie de partage de bande-passante est une combinaison entre multiplexage temporel et multiplexage fréquentiel (TDMA/FDMA).

FDMA utilise 124 fréquences de transmission dans la bande des 25 MHz. A chaque station de base (BS) sont associées une ou plusieurs fréquences.

Dans TDMA chaque fréquence de transmission est découpée canaux logiques.

 

Page 22: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 22

2G: Le protocole BSSAP

The MTP and the SCCP are used to support signaling messages between the Mobile Services Switching Center (MSC) and the Base Station System (BSS).

One user function of the SCCP, called BSS Application Part (BSSAP) is defined.

The BSSAP user function is further subdivided into two separate functions: The Direct Transfer Application sub-Part (DTAP), also called GSM L3, is

used to transfer messages between the MSC and the MS (Mobile Station) The BSS Management Application sub-Part (BSSMAP) supports other

procedures between the MSC and the BSS related to the MS (resource management, handover control), or to a cell within the BSS, or to the whole BSS.

Page 23: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 23

2G GSM MAP Protocols

The equipment in the mobile network subsystem exchange signaling information through the Mobile Application Part (MAP), which is built on top of SS7.

MAP supports: MAP and SMS capabilities for IS-41 and GSM

networks Acting as the VLR, HLR, and MSC MAP-GSM acting as the VLR, HLR, MSC, and

SGSN/GGSN Implementing GSM Phase 1, Phase 2, and

Phase 2+. It also supports MAP-GSM extensions for GPRS and CAMEL

A: BSC-MSCB: MSC-VLRC: GMSC-HLRD: VLR-HLRD: MSC-IntGwayE: MSC-MSCF: MSC-EIRG: VLR-VLRH: HLR-AUC

Page 24: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 24

Mobility:HPLMN to VPLMN Roaming

GSM Home Network

GSMVisited Network

BSCBSC

SCCPGateway

SCCPGateway

MSCMSC

WirelineNetwork

HPLMN VPLMN

MSCMSC

VLRVLR

SCCPGateway

SCCPGateway

BSCBSC

BTSBTS

BTSBTS

VLRVLR

HLRHLR

Page 25: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 25

Mobility: the roamer is identified within the VPLMN

GSM Home Network

GSMVisited Network

BSCBSC

SCCPGateway

SCCPGateway

MSCMSC

WirelineNetwork

HPLMN VPLMN

BTSBTS

VLRVLR

Record roamers profile ( home network, teleservices, …)

Record new VLR location

Update location message

MSCMSC

VLRVLR

SCCPGateway

SCCPGateway

BSCBSC

BTSBTS

HLRHLR

Page 26: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 26

GSM Home Network

GSMVisited Network

BSCBSC

SCCPGateway

SCCPGateway

MSCMSC

WirelineNetwork

HPLMN VPLMN

BTSBTS

VLRVLR

Attribute a MSRN number for this roamer

VLRVLR

SCCPGateway

SCCPGateway

BSCBSC

BTSBTS

MSCMSCRequest to the HLR the customer location

HLRHLR

Mobility: the roamer is called via a fixed phone

Page 27: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 27

GSM Home Network

GSMVisited Network

BSCBSC

SCCPGateway

SCCPGateway

MSCMSC

WirelineNetwork

HPLMN VPLMN

BTSBTS

VLRVLR

Voice connection

Attribute a MSRN number for this roamer

CallSet-up

VLRVLR

SCCPGateway

SCCPGateway

BSCBSC

BTSBTS

MSCMSCRequest to the HLR the customer location

HLRHLR

Mobility: the call is initiated

Page 28: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 28

HPLMN

VPLMN

MAP

ISUP

International roaming interconnection

CAMELINAP

2G GSM General Roaming Scenarios

Page 29: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 29

2G to 3G Evolutions (2)

Page 30: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 30

2G to 3G Evolutions (3)

Page 31: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 31

2,5G : GPRS Key User features

The General Packet Radio Service (GPRS) is a new nonvoice value added service that allows information to be sent and received across a mobile telephone network. SPEED:

Theoretical maximum speeds of up to 171.2 kbps

IMMEDIACY: GPRS facilitates instant connections whereby information can be sent or

received immediately as the need arises, subject to radio coverage. This is why GPRS users are sometimes referred to be as being "always connected".

NEW APPLICATIONS, BETTER APPLICATIONS: GPRS facilitates several new data-oriented applications

SERVICE ACCESS: To use GPRS, users specifically need:a mobile phone or terminal that supports GPRS a subscription to a mobile telephone network that supports GPRS

Page 32: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 32

2,5G : GPRS Key Network features

PACKET SWITCHING GPRS involves overlaying a packet based air interface on the existing circuit

switched GSM network. This gives the user an option to use a packet-based data service.

SPECTRUM EFFICIENCY Packet switching means that GPRS radio resources are used only when users

are actually sending or receiving data.

INTERNET AWARE GPRS fully enables Mobile Internet functionality by allowing interworking

between the existing Internet and the new GPRS network..

SUPPORTS TDMA AND GSM GPRS is not only a service designed to be deployed on the GSM digital mobile

phone standard. The IS-136 Time Division Multiple Access (TDMA) standard, popular in North and South America, will also support GPRS.

Page 33: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 33

2,5G : GPRS Architecture

BTSBTS

BSCBSC

MSC/VLRMSC/VLR

SGSNSGSN

HLRHLR

GGSNGGSNMobilebackbonenetwork

Notebook+GPRS Mobile

External IPnetwork

External X25network

Serving GPRS support node:- packet routing, mobilty management,- authentication, ciphering

Gateway GPRS support node

GGSN = Gateway GPRS Support NodeSGSN = Service GPRS Support Node

GGSN = Gateway GPRS Support NodeSGSN = Service GPRS Support Node

IP Terminal

Page 34: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 34

2,5G: GSM – GPRS Interconnection

Page 35: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 35

3G: What is UMTS ?

•UMTS stands for Universal Mobile Telecommunications System   •UMTS is a part of the International Telecommunications Union’s ’IMT-2000’ vision of a global family of ’third-generation’ (3G) mobile communications systems   •UMTS will play a key role in creating the future mass market for high-quality wireless multimedia communications that will approach 2 billion users worldwide by the year 2010

Page 36: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 36

3G: Why UMTS ?

•UMTS will enable delivering high-value broadband information, commerce and entertainment services to mobile users via fixed, wireless and satellite networks   •UMTS will speed convergence between telecommunications, IT, media and content industries to deliver new services and create fresh revenue-generating opportunities   •UMTS will deliver low-cost, high-capacity mobile communications offering data rates up to 2Mbit/sec with global roaming and other advanced capabilities

Page 37: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 37

3G: UMTS Architecture

Page 38: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 38

3G: GSM – GPRS – UMTS Interconnection

Page 39: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 39

3G : UMTS Cells

Seamless end-to-end ServiceInter-Network Roaming

Satellite

Global

Suburban Urban

In- Building

Pico-Cell

Micro-Cell

Macro-Cell

Audio/visual Terminals

Home-Cell

Page 40: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 40

3G: New mobile terminals

Page 41: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 41

The (US) CDMA revolution

Traditionally radio communication systems have separated users by either frequency channels, time slots, or both. More recently several hybrid FDMA-TDMA digital systems have been developed, ostensibly to enhance service quality and capacity. In all these systems, each user is assigned a particular time-frequency slot.

CDMA offers an answer to the capacity problem. Instead of partitioning either spectrum or time into disjoint "slots" each user is assigned a different instance of the noise carrier.

The great attraction of CDMA technology from the beginning has been the promise of extraordinary capacity increase over narrowband multiple access wireless technologies

Page 42: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 42

CDMA vs. GSM (1)

For several years, the world's two main methods -- Code-Division Multiple Access (CDMA) and GSM have divided the wireless world into opposing camps.

CDMA: popular in US, more than 80M users.Advantages of CDMA include:

Increased cellular communications security. Simultaneous conversations. Increased efficiency, meaning that the carrier can serve more subscribers. Smaller phones. Low power requirements and little cell-to-cell coordination Extended reach - beneficial to rural users situated far from cells.

Disadvantages of CDMA include: CDMA is relatively new, and the network is not as mature as GSM. CDMA cannot offer international roaming, a large GSM advantage.

Page 43: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 43

CDMA vs. GSM (2)

Advantages of GSM: International roaming permits subscribers to use one phone throughout

Western Europe. GSM is mature, having started in the mid-80s. This maturity means a more

stable network with robust features. CDMA is still building its network. The availability of Subscriber Identity Modules, which are « smart cards »

that provide secure data encryption give GSM m-commerce advantages. 

GSM still holds the upper hand however. There's the numerical advantage for one thing: 456 million GSM users

versus CDMA's 82 million

But…. The proposed IMT-2000 standard for 3G globally is a worldwide CDMA-based standard (WCDMA)

Page 44: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 44

Proximity Communication technologies

IrDAInfrared technology for communicating between personnal

organizers (PDAs) (ex: PALM Beamer)Up to 4Mb/sCoverage 1m max.

Home-RFSOHO Applications (Small Office / Home Office)2,4Ghz, SWAP Communication protocolExample of Swap protocoles: SWAPTEC

Wireless LAN: 802.11Fully LAN & Bluetooth compatible

Page 45: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 45

Bluetooth technology

Bluetooth is a new technology standard using short-range radio links, intended to replace the cable(s) connecting portable and/or fixed electronic devices. Its key features are

Security via encryptionVoice and Data supportedSupports up to 8 terminals (PicoNet)Coverage up to 50m (500m if amplifiers)Complement to GSM : GSM integrated Bluetooth chips available for 30-40$

Bluetooth was developed in 1998 and is at the moment backed by tech giants Intel, Motorola and Ericsson  The unusual name comes from King Harold Bluetooth of Denmark who unified the Scandinavian countries of Norway and Denmark in the 10th Century

Page 46: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 46

Bluetooth PicoNet Architecture

Page 47: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 47

Bluetooth: Some applications

Page 48: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 48

Mobile Location Techniques

MAP protocol-based location PLMN – Cell – LAC accuracy

Triangulation ( accuracy < 15m): TA: Time Advance TOA: Time of Arrival AOA: Angle of Arrival E-OTD: Enhanced Observed Time

Difference

Terminal-based location SDK= SIM Tool-Kit based Cell-ID

detection

GPS (accuracy up to 5m) To be integrated in mobile GSM

terminals (+ 30$ expected)

Connection to Proximity systems

Page 49: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 49

CELL-ID

Positioning System

Location ServerY

XX/Y

Mobile Location Applications

HPLMN /VPLMN Level:Detection of in ternational roamers at the international gateway (SCCP)MAP D

LAC Level, VLR tracking:detection over a regional area (MSC/VLR)MAP

Cell-ID or Cell-Of-Origin Level:detection within a cell (200m à 20km), Cell-ID++BSSAP

Page 50: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 50

GSM deployment in France

FRANCE TELECOM: Historic OPERATOROffers: ITINERIS since 1992, ORANGE since 2000Overall french territory covered by the servicesEnd 2000: OLA: 15 Million subscribersRADIOCOM 2000: 50 000 remaining subscribers

SFR: 2nd. OPERATOROffer: SFR GSM / SFR / Cegetel Services / VIZZAVI PortalEnd 2000: 10 Million subscribers

BOUYGUES: Last Entrant OPERATOROffer: DCS1800End 2000: 6 Million subscribers

The battle between operators is engaged: more services, more performance (GPRS), UMTS licensing

Page 51: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 51

Introduction to mobile services

To-day:Voice telephony (90%)Short Messaging Services (10%)WAP, and other Internet-based services (emerging)….

To-morrow (2005 & +):Voice telephony (50%)Push & Pull Short Messaging + evolutions EMS/MMSE-mail on mobilesInternet on Mobiles (WAP, I-Mode…)Location-based and Navigation servicesAdvertizingBilling and accountingGames….Music (MP3) and video…

Page 52: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 52

Business corporateConsumer

Alert

InfoGuideManagement

Network operator

Typical «push and Pull Services

Page 53: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 53

Areas of applications

Business-to-Consumer Services « Push » Services: Welcome, Pub…

Consumer-to-Business Services « Pull » Services: where is the nearest … ?

Consumer-to-Consumer Services Chat, WIM (Wireless Instant Messaging)

Services Business-to-Business Services Examples: fleet management

Assistance Services Alerting, telemaintenance, e-vehicle applications

Services provided to Telecom Operators Planification, accounting, quality of service, network resources

optimization…

Page 54: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 54

Speech Services

•Classic telephony services between MS users and fixed network users between MS users and MS users

•Services derived from telephony simple unified procedure for emergency call voice messaging (I.e voice mailbox)Supplementary servicesSubscriber identification and authenticationPre-paid facilitiesShort messaging

Page 55: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 55

………………………………………

…………………………

………………………………………

………………………………………

Location-based Services

Manage your service personnel, vehicles and assets more efficient

Find your friends (and yourself!)

Enhanced Personal Security Applications

Where is nearest…? And how do I get there?

                                                                                               

Page 56: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 56

SMS: Short Messaging Services

Allow subscriber to send/receive simple messages (max. 160 characters length)

Two services provided: Point-to-point SMS enabling a GSM user to send such a message to another GSM user (ex: paging message) cell broadcast SMS enabling short messages of a general nature to be broadcast at regular intervals to the users

SMSs are generated via the SMS CentreSome SMS-C providers:

CMG, Comverse, Logica Aldiscon, ADC NewNet, Nokia, Ericsson, Motorola, Sema Group

.

IP

SMS Messaging Server

Page 57: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 57

SMS key functions

SMS Advantages « Store and Forward »: messages are registerd even if the destination is

not on on-line SMS messages are handled by the SMS-C and not by network switching SMS messges are transmitted without establishment of voice trunks

(SS7-based messaging) SMS messges are secured: receiption acknowledge (SS7 procedure)

SMS Disadvantages Limited message length ( 140 octets remaining, excluding MAP signaling

part) Fixed message structure Signaling channels performance is limited.

Page 58: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 58

Next Generation Messaging (1): SMS EMS

EMS = Enhanced Messaging ServiceGeneration of combined melodies, sounds, images, animations, modified & formatted texts…

Images: 3 formats, black and whiteSounds: 10 predefined soundsSMSs aggregation

As for SMS, based on SS7 and managed by the SMS-Centres

2G application, but needs « EMS-like » terminals

Available early in 2001, as an evolution of Nokia’s « Picture Messaging »

Page 59: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 59

Next Generation Messaging (2): SMS MMS

MMS = Multimedia Messaging ServiceGeneration of messages combining text, sound & images (Power-Point like), photos & videos. To be standardized by 3G Study Groups, will really start with GPRS and become popular with UMTSMMS will use dedicated channels (voice trunks), based on WAP

Available in 2003 – 2004 ? (Ericsson et Nokia have started to launch products in 2001)

The SMS MMS revolution will be like the transition from DOS Windows

Page 60: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 60

Some « Flash » statistics !!! (August 2001)

More than 50 Billion SMS’s exchanged worldwide durint Q1 2001 !

9 Billion messages per month in 2000, more than 6 billion in Europe…

15 Billion messages only in december 2000Approx. 1O Million SMS-s per day in France ( +42%)

420 million mobile handsets sold worldwide in year 2000 …

This progression is planned to go on until 2005 ….

Page 61: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 61

WAPWAP+ =Mobile TelephonyInternet

WAP Services: Internet / Mobile convergence

WAP = Wireless Application Protocol

WAP is based on Client/Server architectures

Page 62: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 62

What is WAP ?

The wireless industry came up with the idea of WAP. The point of this standard was to show internet contents on wireless clients, like mobile phones. 

WAP stands for Wireless Application Protocol WAP is an application communication protocol WAP is used to access services and information WAP is inherited from Internet standards WAP is for handheld devices such as mobile phones WAP is a protocol designed for micro browsers WAP enables the creating of web applications for mobile devices. WAP uses the mark-up language WML (not HTML) WML is defined as an XML 1.0 application

Page 63: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 63

WAP Architecture

HTTP ServerWAP Server

WAP Gateway

WAP Terminal

INTERNETThe architecture is based on the Internet model:

- the wireless WAP terminal contains a microbrowser,

- content and applications are hosted on Web (HTTP/WAP)servers.

Page 64: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 64

WAP Technology

WAP implementations:WAP over GSM, WAP over GPRS, WAP on Handheld terminals (Palm, etc…), WAP-on-a-SIM (new services on old phones…)

WebServer

WebServer

Internet orother IP network

Mobile Network

WAPproxy

WAPproxy

WML embedded in HTML - (JAVA) WML over WAP

Page 65: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 65

WAP pre-requisite: « Mark-Up » Languages

Definition:Mark-Up Languages are used on the web to isolate the display

style from the content of a document

Types:HTML = Hypertext mark-up language (controls the formatting of a

document), written in JavaScriptXML = Extensible mark-up language (marks sections of the data

as objects that can be managed by associated databases)HDML = Handheld device mark-up language (proprietary

technique)WML = Wireless mark-up language (XML adapted for WAP

technology and mobile handsets), written in WMLScript.

Page 66: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 66

The future of WAP

Le WAP is to-day in competition with the japanese standard I-MODE (more than 24 Million subscribers)WAP will survive, assuming that:

GPRS deployed (enhanced bitrates, client-server mode)Enhancement of handsets ergonomyDevelopment of combined SMS – WAP applications

To-day: Wait And Pay … … To-morrow: Win And Play

Page 67: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 67

2G-3G Plannings

Page 68: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 68

PrOceSS7 Mobile applications

PrOceSS7 takes advantage of SS7 data richness to develop performance and Customer Traffic Efficiency applications:

Traffic investigation & expertise (related to HLR/VLR exchanges, IN services, Call failures

Roaming analysis: mobility and traffic quality

SMS management Interconnection traffic analysis

(mobile – fixed) BSS expertise

SS7 protocols analyzed are: ISUP, INAP, MAP, BSSAP, etc…

Data processingWorkstations

Alarm Workstations

MaintenanceWeb Browser

Alarm Server

Lan - Wan

Real Time Data Base

Real Time Data Base

SS7 Probe SS7 Probe

Off Line Data Base

Open Applications

SNMP/Q3

SS7 NetworkSS7 NetworkSS7 Network

Page 69: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 69

VAS & SMS applications

Value Added Services (VAS) for mobile communications are based on data capture over signaling links:

Mobile subscriber authentication Mobile localisation (Cell-ID, VLR

tracking,…) Mobile presence (WIM) Mobile subscriber accounting Wireless roaming traffic & QoS SMS/EMS handling

Significant applications: SMS-Welcome, SMS-Bon Voyage,

SMS-Advertizing,…

SS7 protocols concerned: MAP, BSSAP …

HLR

VLR

Statistics

SMS C

BSCMSC

SCCPGateway

Data CollectionSystem

VAS Platform

Process System

Detect roamers

Page 70: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 70

ISCOM deployment: Public transport Information via mobile

EFAServer

PhotoServer

E-MailServer

SMSServer

INTERNETINTERNET

Client Interface Sub-Layer

SMS Broker E-Mail Broker Photo Broker

HTTP Server

HTTP Interface HTTP Interface SMTP/POP3 Interface ODBC Interface

Media Conversion Sub-Layer

EFA Broker

PDF Formatting

HTML XML

PDF WBMP

XML HTML / WML / PDF / SMS / VoiceXML

HTTP Interface

XML Encoder

WBMP Encoder

WEB Client WAP Client Vocal Client

HTML / PDF WML / WBMP VoiceXML

DATA PROCESSING LAYER

CLIENT ACCESS LAYER

Value Added Services, For itineraries calculation,combining data, maps and photos to be displayed

On the WebOn GSM phones (SMS only)On WAP phonesOn PDAS

EEC/DGXIII/IST R&D Project (2000- end 2002)

Page 71: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 71

TEMIC deployment: Cooperative Alerting Services via mobile

Value Added Services for emergency applications connecting selected user profiles to multimedia data

On the WebOn GSM/GPRS phones

(SMS/EMS)On WAP phonesOn 3G phones (UMTS)On PDASOn SWAP terminals

RNRT R&D Project (mid 2001- mid 2003)

Réseau MobileRéseau Mobile

Poste de maintenance

Poste de maintenance

Poste de maintenance

Postedistant

swap

swap

swap

Boucle Locale Radio ( Wireless-LAN)

Réseau d’affinité distant(entreprise de maintenance)

swap

swap

Réseau d’affinité local(sur site)

  

ServeurLocal

  

Serveurdistant

Passerelle Internet Réseaux stratégiques

Passerelle Internet Réseaux stratégiques

InternetInternet

swap

Générateur de SMS / portail WAP

Générateur de SMS / portail WAP

Site à maintenir

Page 72: Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G Réseaux Mobiles Présentation GSM Evolutions 2G vers 3G

11/04/23 Abderrahim Benslimane: Réseaux Mobiles ( GSM, 2G 3G) 72

Merci pour votre attention !