Réseaux cellulaires / Master RSD Le concept cellulaire Partager une zone géographique relativement grande, généralement appelée réseau sans fil large (WWAN, pour Wireless Wide Area Network) en un certain nombre de sous-zones appelées cellules. La taille de la cellule est variable suivant le relief, la densité d’abonnés, … • Les cellules peuvent être hiérarchiques (macro-cellules, micro-cellules, …). • Chaque cellule possède un émetteur-récepteur • Les techniques de multiplexage utilisées sont : Frequency Division Multiple Access, Time DMA, Code DMA, etc. Réseaux cellulaires / Master RSD

Réseaux cellulaires / Master RSD Le concept cellulaire Affecter une bande de fréquences à chacune des cellules. (nombre d'abonnés peut être supérieur au nombre de canaux radio). Répartition soigneusement étudiée de l'allocation des fréquences radio (découpe géographique -hexagonal -réutilisation des fréquences ) Réseaux cellulaires / Master RSD

Le concept cellulaire : Réutilisation des fréquences évolutive en fonction du trafic : Réduction de la taille des cellules en cas de saturation du réseau (zones géographiques à forte densité de population : zone urbaine); Augmentation de la taille des cellules (zones géographiques à faible densité de population :zone rurale). Nombreux utilisateurs, Solution : la réutilisation des fréquences est faite en respectant une distance minimum (appelée distances de résolution). Phénomènes d'interférences, qui pénalisent fortement la qualité d'un service de transmission de voie et/ou de données. réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Le concept cellulaire On appelle "motif" le plus petit groupe de cellules contenant une et une seule fois l'ensemble des canaux radio. • Ce motif est répété sur toute la surface à couvrir. réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Le concept cellulaire Exemple d'allocation de fréquences sur un motif à 4 Etant donné que le nombre de porteuses est de 124 en GSM et que le nombre de communications simultanées par porteuse est de 7, la capacité minimale de GSM, en termes de communications simultanées totales est de 124*7 = 968 communications. Voici un exemple d'allocation de bande de fréquences, dans le sens Mobile-BTS, sur un motif à 4 : La bande de 25 MHz est divisée en 4 sous-bandes (B1 à B4) de 6,25 MHz chacune ; La distance de réutilisation est D = racine carrée(12) * R soir environ 4R ; Chaque bande est découpée en 31 porteuses espacées de 200 kHz ; La capacité instantanée de chaque cellule est de 31 porteuses espacées de 200 kHz ; La capacité instantanée de chaque cellule est de 31 * 7 = 217 communications simultanées ; si le motif est répété 10 fois, la capacité du système devient 217 * 4 * 10 = 9680 communications simultanées. réseaux cellulaires / Master RSD

Principe de la transmission numérique La transmission numérique permet d'ajouter des méthodes de correction d'erreurs, d'optimiser les ressources radio afin d'augmenter la qualité et le débit d'infomrations transmises. Les 3 opérations nécessaires pour la numérisation sont : L'échantillonnage ; La quantification ; Le codage. réseaux cellulaires / Master RSD

Principe de la transmission numérique L'échantillonnage L'échantillonnage du signal consiste à découper un signal continu s(t) à des instants régulièrement espacés dans le temps pour obtenir des tranches dont la hauteur est l'amplitude du signal à un instant t. La quantification La quantification attribue une valeur aux amplitudes mesurées en fonction d'une loi de correspondance. En fait pour reconstruire le signal à la réception, il n'est pas nécessaire de transmettre directement les impulsions découlant de l'échantillonnage. En effet, il suffit de connaître l'amplitude de chacune d'entre elles. Cette amplitude est mesurée à l'émission et le résultat de cette mesure est transmis. A la réception, on reconstruit des impulsions régulièrement espacées dont les amplitudes sont déterminées par les résultats de mesure reçues. La mesure de chaque échantillon est un nombre que l'on met sous forme binaire pour être transmis. Dans le canal de transmission, le chiffre 0 est représenté par une tension nulle, et le chiffre 1 par une tension V. Ainsi à la réception, il suffit de détecter la présence ou l'absence de tension pour connaitre l'état logique du bit qui a été émis. Ce mode de transmission n'est donc pas sensible aux perturbations qui gênaient la transmission analogique. A est l’amplitude de l’onde. C’est la distance entre le maximum de l’onde et l’axe horizontal. réseaux cellulaires / Master RSD

Principe de la transmission numérique Le codage Une fois que le signal est quantifié, on transmet les numéros des différentes plages occupées par le signal aux instants d'échantillonnage. Ces numéros sont codés par des mots binaires. Avec N éléments binaires, on peut former 2^N mots différents. La plage de variation du signal s(t) est divisée en n intervalles, par exemple en 128 degrés positifs et 127 degrés négatifs, soit une plage de variation de 255 valeurs. Il faut 8 bits, soit un octet, pour coder cette plage de valeurs. C'est cette valeur codée qui est l'information transportée dans le canal de transmission. réseaux cellulaires / Master RSD

Le concept de la mobilité La décision d'effectuer un basculement de fréquence nécessaire au traitement d'un transfert de cellule (en anglais handover) En fait, lors d'un déplacement d'un mobile d'une cellule A vers une cellule B, étant donné que le niveau de champs radioélectrique est testé en permanence, l'infrastructure de B constate le rapprochement du mobile. L'infrastructure de A constate, quant à elle, son éloignement. Les 2 cellules communiquent et décident d'enregistrer le mobile dans B. En effet, si le mobile pénètre à peine dans la cellule de B puis revient dans A, alors il ne sera pas enregistré dans l'infrastructure de B. handover GSM reste toutefois à la charge des équipements fixes (celui qui interconnecte le réseau public local et celui qui assure le routage). réseaux cellulaires / Master RSD

les Problèmes des transmissions radio les conditions athmosphériques, le relief géographique, la mobilité d'objets constituent des perturbations dont il est nécessaire de prendre en considération. causes de perturbation des transmissions radio : L'influence du sol et des obstacles Des obstacles comme le sol, mais aussi les arbres, les bâtiments, etc. réfléchissent les ondes radio. D'où la génération d'ondes réfléchies qui sont déphaseés par rapport à l'onde suivant le chemin direct émetteur-récepteur. Le récepteur reçoit alors la somme des ondes directes et réfléchies. En conséquence, le sol et les obstacles se trouvant entre l'émetteur et le récepteur sont la cause d'interférences entre l'onde directe et les ondes réfléchies. Ces interférences génèrent le défaut de fading. Les interférences de co-channel Lorsque des émetteurs radio émettent sur la même fréquence que l'émetteur que l'on souhaite capter, et même si ils sont très éloignés, ils peuvent perturber la réception. C'est ce défaut que l'on appelle l'interférence de co-channel. Contrairement aux transmissions filaires, les transmissions hertziennes sont sujet à de nombreuses contraintes extérieures. Par exemple, réseaux cellulaires / Master RSD

les Problèmes des transmissions radio Débit plus faible que celui du filaire. Les brouillages dus aux interférences : co-canal et adjacent. Les brouillages dus au bruit ambiant. Erreurs de transmission. La puissance du signal diminue avec la distance, réseaux cellulaires / Master RSD

Panorama et génération réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Evolution réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Le système GSM Un standard européen sous l’égide de la CEPT (Conference of European Posts and Telecommunications Administrations) 1982 : naissance du Groupe Spécial Mobile n Définir système de communication pour réseaux de mobiles dans la bande des 900 MHz 1989 : fondation de l’ Institut Européen de Standardisation (ETSI) n Le GSM devient le Global System for Mobile Communication 1990 : spécifications GSM900 figées 1992 : Le GSM est utilisé dans 7 pays européens réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Le système GSM Les réseaux de type GSM sont des réseaux complètement autonomes. Ils sont interconnectables aux RTCP (Réseaux Terrestres Commutés Publics) et utilisent le format numérique pour la transmission des informations, qu'elles soient de type voix, données ou signalisation. Les équipements spécifiques constituant le squelette matériel d'un réseau GSM (BTS, BSC, MSC, VLR et HLR détaillés plus loin) dialoguent entre eux en mettant en oeuvre les memes principes que ceux utilisés dans le RNIS (Réseau Numérique à Intégration de Services) : Architecture en couche (couches 1 à 3 du modèle OSI) ; Utilisation des liaisons sémaphores (signalisation) ; Caractéristiques des liaisons identiques : vitesse codage MIC (Modulation par Impulsion et Codage). réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Le système GSM la téléphonie est le plus important des téléservices, Le service d'appel d'urgence. SMS (140 caractères au maximum)+ accusé de réception D'autres services Identification de l'appelant ; Renvoi d'appel Indication d'appel en instance ; Restrications d'appels : Messagerie vocale ; Conférence ; Transfert d'appel en cours ; Numérotation abrégée ; Groupe fermé d'usagers ; Rappel sur occupation. réseaux cellulaires / Master RSD

GSM: Caractéristiques techniques Fréquence d'émission du terminal vers la station de base 890-915 MHz Fréquence d'émission de la station de base vers le terminal 935-960 MHz Bande fréquence disponible 25+25 MHz Mode d'accès AMRT/AMRF * Espacement des canaux radio 200 kHz Espacement du duplex 45 MHz Nombre de canaux radio par sens 124 Nombre de canaux de parole plein débit 8 Type de transmission Numérique Débit brut d'un canal radio 270 kbit/s Débit brut d'un canal de phonie à plain débit 22.8 kbit/s Débit d'un codec à plein débit 13 kbit/s réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Le système GSM la téléphonie est le plus important des téléservices, Le service d'appel d'urgence. SMS (140 caractères au maximum)+ accusé de réception D'autres services Identification de l'appelant ; Renvoi d'appel Indication d'appel en instance ; Restrictions d'appels Messagerie vocale ; Conférence ; Transfert d'appel en cours ; Numérotation abrégée ; Groupe fermé d'usagers ; Rappel sur occupation. réseaux cellulaires / Master RSD

Architecture d'un réseau GSM réseaux cellulaires / Master RSD

Architecture d'un réseau GSM le MS (Mobile Segment) qui est composé de terminaux portables, le BSS (Base Station Subsystem) regroupe les équipements assurant toutes les fonctions de gestion des aspects radio. Le détail des fonctions remplies par chaque sous-système est décrit dans les paragraphes suivants. Ce segment est composé de : Une ou plusieurs BTS (Base Transceiver Station) qui assure l'interface entre structures fixes et mobiles, Un BSC (Base Station Controller) qui est le sous-système intelligent du BSS (analyse de données et prise de décision pour assurer la continuité de la communication dans la mobilité); le NSS (Network SubSystem) regroupe les sous-systèmes qui assurent des fonctions du niveau réseau (routage, interconnexion). Les équipements qui constituent ce segment sont : Les bases de données HLR (Home Location Register) ; ce sous-système peut être considéré comme la mémoire centralisée du réseau ; Les VLR (Visitor Location Register) qui peuvent être considérés comme des mémoires temporaires ; Les commutateurs pour mobiles MSC (Mobiles-services Switching Center) assurent pour l'essentiel le routage et l'interconnexion avec le RTC (Réseau Téléphonique Commuté). le TMN (Telecommunication Management Network) regroupe les sous-systèmes qui assurent des fonctions de sécurisation, de supervision, de maintenance. Ce segment est constitué de : L'EIR (Equipement Identity Register), qui a des fonctions de sécurisation ; L'AUC (Authentification Centre), qui est une base de données utilisée pour la détection d'accès frauduleux ; Les OMC (Operations and Maintenance Center), qui assurent des fonctions de configuration et de contrôle à distance. Le NMC (Network Management Centre) qui assure des fonctions de supervision du réseau. La Base Transceiver Station (BTS) Ce sous-système est composé d'un ensemble d'émetteurs / récepteurs. Ce type d'équipement assure l'interface entre les mobiles et les structures fixes spécifiques au GSM. Ce sous-système est en charge : De la gestion du multiplexage temporel (une porteuse est divisée en 8 slots) ; Des mesures radio permettant de vérifier la qualité du service (mesures transmises directement au BSC) ; Des opérations de chiffrement ; De la gestion de la liaison de données au niveau 2 (données de trafic et signalisation) entre les mobiles et les structures fixes BTS (assuré par le protocole LAPDm) ; De la gestion des liaisons de trafic et signalisation avec le BSC (assuré par le protocole LAPD). La capacité maximale typique d'une BTS est de 16 porteuses (16*7 = 112 communications simultanées). En zone urbaine, où le diamètre de couverture d'une BTS est très réduit, cette capacité peut descendre à 4 porteuses, soit 28 communications simultanées. La Base Station Controller (BSC) Cet équipement assure l'interface avec le segment NSS (Network Sub-System) avec lequel il dialogue au travers de liaisons de type MIC (Modulation par Impulsion et Codage). Il assure également le contrôle des BTS qui dépendent de lui. Ses fonctions principales sont : L'allocation des canaux de communication ; Le traitement des mesures des niveaux d'émission BTS et mobiles ; La concentration de circuits routés vers le MSC ; La gestion des liaisons de communications. Le Mobile-services Switching Center (MSC) Ce sous-système, que la norme couple à un VLR, a une fonction d'interconnexion avec le réseau public local. Il assure les fonctions permettant : L'interconnexion avec le réseau fixe ; Le routage après consultation du VLR associé (profil d'abonnement) ; La gestion de la mobilité pendant une communication. Dans la pratique, ce sous-système intègre également les fonctionnalités de VLR qui sont décrites dans le paragraphe suivant. Le Visitor Location Register (VLR) Ce sous-système s'interface avec le HLR, un MSC, d'autres VLR et l'AUC. Il assure des fonctions de base de données temporaire contenant les informations relatives aux terminaux présents et actifs (au moins en veille) dans son secteur de couverture. Il assure les fonctions permettant : L'acquisition des informations stockées au niveau du HLR lors de l'arrivée d'un nouvel abonné dans sa zone de couverture ; La mise à jour des informations de localisation contenue dans le HLR après contrôle de la validité de l'IMEI (International Mobile Equipement Identity) identifiant tout terminal GSM ; L'enregistrement des terminaux de passage ; L'authentification du terminal par contrôle du numéro IMEI affecté à chaque combiné. Le Home Location Register (HLR) Cet équipement intègre la base de données nominale d'un PLMN. Il regroupe toutes les informations permettant de localiser et d'identifier tout terminal (sous tension) dont il a la charge. Il s'interface avec l'ensemble des VLR du PLMN et l'EIR. Il assure les fonctions permettant : La fourniture, sur demande d'un VLR, des informations relatives à un abonné dont il a la gestion ; L'acquisition d'informations (sur un abonné) issues d'un VLR, puis la mise à jour de la base de données qu'il contient ; L'acquisition des informations de chiffrement allouées à chaque abonné par l'AUC. Les informations stockées sont : réseaux cellulaires / Master RSD

Architecture d'un réseau GSM le MS (Mobile Segment) qui est composé de terminaux portables, le BSS (Base Station Subsystem) regroupe les équipements assurant toutes les fonctions de gestion des aspects radio. Le détail des fonctions remplies par chaque sous-système est décrit dans les paragraphes suivants. Ce segment est composé de : Une ou plusieurs BTS (Base Transceiver Station) qui assure l'interface entre structures fixes et mobiles, Un BSC (Base Station Controller) qui est le sous-système intelligent du BSS (analyse de données et prise de décision pour assurer la continuité de la communication dans la mobilité); le NSS (Network SubSystem) regroupe les sous-systèmes qui assurent des fonctions du niveau réseau (routage, interconnexion). Les équipements qui constituent ce segment sont : Les bases de données HLR (Home Location Register) ; ce sous-système peut être considéré comme la mémoire centralisée du réseau ; Les VLR (Visitor Location Register) qui peuvent être considérés comme des mémoires temporaires ; Les commutateurs pour mobiles MSC (Mobiles-services Switching Center) assurent pour l'essentiel le routage et l'interconnexion avec le RTC (Réseau Téléphonique Commuté). le TMN (Telecommunication Management Network) regroupe les sous-systèmes qui assurent des fonctions de sécurisation, de supervision, de maintenance. Ce segment est constitué de : L'EIR (Equipement Identity Register), qui a des fonctions de sécurisation ; L'AUC (Authentification Centre), qui est une base de données utilisée pour la détection d'accès frauduleux ; Les OMC (Operations and Maintenance Center), qui assurent des fonctions de configuration et de contrôle à distance. Le NMC (Network Management Centre) qui assure des fonctions de supervision du réseau. La Base Transceiver Station (BTS) Ce sous-système est composé d'un ensemble d'émetteurs / récepteurs. Ce type d'équipement assure l'interface entre les mobiles et les structures fixes spécifiques au GSM. Ce sous-système est en charge : De la gestion du multiplexage temporel (une porteuse est divisée en 8 slots) ; Des mesures radio permettant de vérifier la qualité du service (mesures transmises directement au BSC) ; Des opérations de chiffrement ; De la gestion de la liaison de données au niveau 2 (données de trafic et signalisation) entre les mobiles et les structures fixes BTS (assuré par le protocole LAPDm) ; De la gestion des liaisons de trafic et signalisation avec le BSC (assuré par le protocole LAPD). La capacité maximale typique d'une BTS est de 16 porteuses (16*7 = 112 communications simultanées). En zone urbaine, où le diamètre de couverture d'une BTS est très réduit, cette capacité peut descendre à 4 porteuses, soit 28 communications simultanées. La Base Station Controller (BSC) Cet équipement assure l'interface avec le segment NSS (Network Sub-System) avec lequel il dialogue au travers de liaisons de type MIC (Modulation par Impulsion et Codage). Il assure également le contrôle des BTS qui dépendent de lui. Ses fonctions principales sont : L'allocation des canaux de communication ; Le traitement des mesures des niveaux d'émission BTS et mobiles ; La concentration de circuits routés vers le MSC ; La gestion des liaisons de communications. Le Mobile-services Switching Center (MSC) Ce sous-système, que la norme couple à un VLR, a une fonction d'interconnexion avec le réseau public local. Il assure les fonctions permettant : L'interconnexion avec le réseau fixe ; Le routage après consultation du VLR associé (profil d'abonnement) ; La gestion de la mobilité pendant une communication. Dans la pratique, ce sous-système intègre également les fonctionnalités de VLR qui sont décrites dans le paragraphe suivant. Le Visitor Location Register (VLR) Ce sous-système s'interface avec le HLR, un MSC, d'autres VLR et l'AUC. Il assure des fonctions de base de données temporaire contenant les informations relatives aux terminaux présents et actifs (au moins en veille) dans son secteur de couverture. Il assure les fonctions permettant : L'acquisition des informations stockées au niveau du HLR lors de l'arrivée d'un nouvel abonné dans sa zone de couverture ; La mise à jour des informations de localisation contenue dans le HLR après contrôle de la validité de l'IMEI (International Mobile Equipement Identity) identifiant tout terminal GSM ; L'enregistrement des terminaux de passage ; L'authentification du terminal par contrôle du numéro IMEI affecté à chaque combiné. Le Home Location Register (HLR) Cet équipement intègre la base de données nominale d'un PLMN. Il regroupe toutes les informations permettant de localiser et d'identifier tout terminal (sous tension) dont il a la charge. Il s'interface avec l'ensemble des VLR du PLMN et l'EIR. Il assure les fonctions permettant : La fourniture, sur demande d'un VLR, des informations relatives à un abonné dont il a la gestion ; L'acquisition d'informations (sur un abonné) issues d'un VLR, puis la mise à jour de la base de données qu'il contient ; L'acquisition des informations de chiffrement allouées à chaque abonné par l'AUC. Les informations stockées sont : réseaux cellulaires / Master RSD

Architecture d'un réseau GSM réseaux cellulaires / Master RSD

Architecture d'un réseau GSM réseaux cellulaires / Master RSD

Architecture d'un réseau GSM le MS (Mobile Segment) qui est composé de terminaux portables, le BSS (Base Station Subsystem) regroupe les équipements assurant toutes les fonctions de gestion des aspects radio. Le détail des fonctions remplies par chaque sous-système est décrit dans les paragraphes suivants. Ce segment est composé de : Une ou plusieurs BTS (Base Transceiver Station) qui assure l'interface entre structures fixes et mobiles, Un BSC (Base Station Controller) qui est le sous-système intelligent du BSS (analyse de données et prise de décision pour assurer la continuité de la communication dans la mobilité); réseaux cellulaires / Master RSD

Architecture d'un réseau GSM le NSS (Network SubSystem) regroupe les sous-systèmes qui assurent des fonctions du niveau réseau (routage, interconnexion). Les équipements qui constituent ce segment sont : Les bases de données HLR (Home Location Register) ; ce sous-système peut être considéré comme la mémoire centralisée du réseau ; Les VLR (Visitor Location Register) qui peuvent être considérés comme des mémoires temporaires ; Les commutateurs pour mobiles MSC (Mobiles-services Switching Center) assurent pour l'essentiel le routage et l'interconnexion avec le RTC (Réseau Téléphonique Commuté). réseaux cellulaires / Master RSD

Architecture d'un réseau GSM le TMN (Telecommunication Management Network) regroupe les sous-systèmes qui assurent des fonctions de sécurisation, de supervision, de maintenance. Ce segment est constitué de : L'EIR (Equipement Identity Register), qui a des fonctions de sécurisation ; L'AUC (Authentification Centre), qui est une base de données utilisée pour la détection d'accès frauduleux ; Les OMC (Operations and Maintenance Center), qui assurent des fonctions de configuration et de contrôle à distance. Le NMC (Network Management Centre) qui assure des fonctions de supervision du réseau. réseaux cellulaires / Master RSD

Architecture d'un réseau GSM La Base Transceiver Station (BTS) Ce sous-système est composé d'un ensemble d'émetteurs / récepteurs. Ce type d'équipement assure l'interface entre les mobiles et les structures fixes spécifiques au GSM. Ce sous-système est en charge : De la gestion du multiplexage temporel (une porteuse est divisée en 8 slots) ; Des mesures radio permettant de vérifier la qualité du service (mesures transmises directement au BSC) ; Des opérations de chiffrement ; De la gestion de la liaison de données au niveau 2 (données de trafic et signalisation) entre les mobiles et les structures fixes BTS (assuré par le protocole LAPDm) ; De la gestion des liaisons de trafic et signalisation avec le BSC (assuré par le protocole LAPD). La capacité maximale typique d'une BTS est de 16 porteuses (16*7 = 112 communications simultanées). En zone urbaine, où le diamètre de couverture d'une BTS est très réduit, cette capacité peut descendre à 4 porteuses, soit 28 communications simultanées réseaux cellulaires / Master RSD

Architecture d'un réseau GSM La Base Station Controller (BSC) Cet équipement assure l'interface avec le segment NSS (Network Sub-System) avec lequel il dialogue au travers de liaisons de type MIC (Modulation par Impulsion et Codage). Il assure également le contrôle des BTS qui dépendent de lui. Ses fonctions principales sont : L'allocation des canaux de communication ; Le traitement des mesures des niveaux d'émission BTS et mobiles ; La concentration de circuits routés vers le MSC ; La gestion des liaisons de communications Le Mobile-services Switching Center (MSC) Ce sous-système, que la norme couple à un VLR, a une fonction d'interconnexion avec le réseau public local. Il assure les fonctions permettant : L'interconnexion avec le réseau fixe ; Le routage après consultation du VLR associé (profil d'abonnement) ; La gestion de la mobilité pendant une communication. Dans la pratique, ce sous-système intègre également les fonctionnalités de VLR qui sont décrites dans le paragraphe suivant. réseaux cellulaires / Master RSD

Architecture d'un réseau GSM Le Home Location Register (HLR) Cet équipement intègre la base de données nominale d'un PLMN. Il regroupe toutes les informations permettant de localiser et d'identifier tout terminal (sous tension) dont il a la charge. Il s'interface avec l'ensemble des VLR du PLMN et l'EIR. Il assure les fonctions permettant : La fourniture, sur demande d'un VLR, des informations relatives à un abonné dont il a la gestion ; L'acquisition d'informations (sur un abonné) issues d'un VLR, puis la mise à jour de la base de données qu'il contient ; L'acquisition des informations de chiffrement allouées à chaque abonné par l'AUC. Les informations stockées sont : L'identité internationale de l'abonné (IMSI) ; Le numéro d'annuaire (MSISDN) ; La liste des services autorisés ; Le dernier numéro de VLR où l'abonné s'est inscrit. réseaux cellulaires / Master RSD

Architecture d'un réseau GSM Le Visitor Location Register (VLR) Ce sous-système s'interface avec le HLR, un MSC, d'autres VLR et l'AUC. Il assure des fonctions de base de données temporaire contenant les informations relatives aux terminaux présents et actifs (au moins en veille) dans son secteur de couverture. Il assure les fonctions permettant : L'acquisition des informations stockées au niveau du HLR lors de l'arrivée d'un nouvel abonné dans sa zone de couverture ; La mise à jour des informations de localisation contenue dans le HLR après contrôle de la validité de l'IMEI (International Mobile Equipement Identity) identifiant tout terminal GSM ; L'enregistrement des terminaux de passage ; L'authentification du terminal par contrôle du numéro IMEI affecté à chaque combiné. réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD MS : Station de base réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD MS : Station de base Le terminal mobile Dans réseau GSM, le terminal mobile peut prendre trois aspects : Le téléphone de voiture ; Le portable d'une puissance de 8 W ; Le portatif (terminal de poche), d'un poids compris entre 150 et 350 grammes et d'une puissance d'environ 2W. Le terminal est scindé en deux parties : Le combiné téléphonique identifié par un numéro unique : l'IMEI (International Mobile Equipement Identity) qui est l'identité internationale spécifique à chaque combiné. En pratique ce numéro n'est que peu utilisé; La carte SIM (Subscriber Identity Module) qui est généralement de la taille d'une carte de crédit (peut être réduite à la puce) et qui contient les informations suivantes : Le numéro d'identification temporaire attribué par le réseau qui permet la localisation et qui est utilisé sur les canaux radio (TMSI Temporary Station Identity) ; La liste des fréquences à écouter pour identifier la meilleure Station de Base ; Les algorithmes de chiffrement. Cette liste n'est pas exhaustive. D'autres informations sont stockées sur cette carte, tel que le code permettant de la débloquer : une carte SIM se bloque automatiquement après un certain nombre d'erreurs sur le code entré par l'utilisateur. Cet ensemble permet d'accéder aux services d'un PLMN GSM. Cette découpe permet à l'usager d'utiliser n'importe que terminal GSM car son identification complète est portée par la carte SIM. L'établissement d'une communication commence toujours par une phase d'authentification durant laquelle le réseau dialogue avec la carte SIM. Le terminal mobile a pour seule interface les équipements de type BTS et ses fonctionnalités sont : La gestion de la liaison de données avec le BTS (protocole LAPDm) ; La surveillance périodique de l'environnement par des séries de mesure sur fréquences "balises" stockées sur la carte SIM ; La restitution des données vocales ou non (messagerie) destinées à l'abonné ; Les opérations de chiffrement. réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD MS : Station de base réseaux cellulaires / Master RSD

Le concept de la mobilité - Principe du handover Les problèmes liés à la mobilité d'un terminal en communication, sont réglés conjointement par la structure fixe et le mobile. La décision d'effectuer un basculement de fréquence nécessaire au traitement d'un transfert intercellulaire (handover en anglais) reste toutefois à la charge des équipements fixes (MSC + BSC). Cette décision découle des traitements liés aux mesures sur le niveau de réception du mobile effectué par ce dernier (sur les fréquences balises environnantes) et transmises à la BTS nominale relayant la communication en cours. Le principe repose sur : Les mesures faites par le terminal mobile et transmises au BSC courant ; La décision prise par le BSC d'effectuer un handover après identification d'une ou plusieurs cellules utilisables ; si plusieurs cellules sont éligibles, le MSC détermine, en fonction des charges de trafic, la cellule la plus judicieuse à effectuer à la communication ; La réservation d'un deuxième canal de trafic entre la nouvelles BTS et le mobile ; Un basculement effectué par le mobile sur réception d'une commande émise par le BSC. Dans GSM, le handover s'effectue avec coupure de la communication (imperceptible pour l'utilisateur). C'est la structure sol qui initialise la procédure en fonction des mesures effectuées par les mobiles en communication. réseaux cellulaires / Master RSD

Le concept de la mobilité - Principe du handover Les phases successives permettant ce transfert intercellulaire sont : 1. Rapport des mesures effectuées par le terminal. 2. Rapport des mesures effectuées par le terminal et relayées par la BTS1. 3. Décision d'handover, allocation d'un canal de trafic à la BTS2. 4. Acquitement de la BTS2. 5. Envoi de la commande de handover au terminal via la BTS2. 6. Acquitement du terminal. 7. Acquitement du terminal relayé par la BTS2. 8. Commande de libération du canal. 9. Acquitement de la BTS1. réseaux cellulaires / Master RSD

Le concept de la mobilité - Principe du handover Les phases successives permettant ce transfert intercellulaire sont : 1. Rapport des mesures effectuées par le terminal. 2. Rapport des mesures effectuées par le terminal et relayées par la BTS1. 3. Décision d'handover, allocation d'un canal de trafic à la BTS2. 4. Acquitement de la BTS2. 5. Envoi de la commande de handover au terminal via la BTS2. 6. Acquitement du terminal. 7. Acquitement du terminal relayé par la BTS2. 8. Commande de libération du canal. 9. Acquitement de la BTS1. réseaux cellulaires / Master RSD

L'acheminement des appels Une fois que l'utilisateur a composé le numéro de son correspondant sur son mobile, la demande arrive à la BTS de sa cellule. 2 - La demande traverse le BSC. 3 - La demande arrive dans le commutateur du réseau où l'abonné est d'abord authentifié puis son droit d'usage vérifié. 4 - Le commutateur MSC transmet l'appel au réseau public. 5 - Le commutateur MSC demande au contrôleur BSC de réserver un canal pour la future communication. 6 - Lorsque l'abonné demandé décroche son téléphone, la communication est établie. Pour les appels dans l'autre sens, le HLR et le VLR interviennent pour déterminer la cellule où se situe l'utilisateur mobile. Notons que le multiplexage fréquenciel AMRF divise en 124 cannaux de 200 kHz de large chacun les deux plages de fréquences (890-915 MHz) terminal vers station de base et (935-960 MHz) station de base vers terminal. Il offre 124 voies de communication duplex en parallèle, chaque sens de communication possédant une voie qui lui est réservée. réseaux cellulaires / Master RSD

Procédures de sécurisation d’appels réseaux cellulaires / Master RSD

Procédures de sécurisation d’appels réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Chiffrement réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD GSM & Données réseaux cellulaires / Master RSD

GSM & Réseaux de données réseaux cellulaires / Master RSD

HSCSD: High Speed Circuit Switched Data réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Interface Radio réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Interface Radio réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD GPRS GPRS : General Packet Radio Service Basé sur GSM Données en mode non connecté, par paquets Objectif : accès mobile aux réseaux IP réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Avantages du GPRS Débit théorique 171, 2 kbit/s En pratique plutôt 30 kbit/s Facturation à la donnée Connexion permanente possible réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Réseau GPRS réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Réseau GPRS réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Exemple de Routage réseaux cellulaires / Master RSD

Caractéristiques de la technologie GPRS La principale nouveauté est l’allocation dynamique de canal; ce qui autorise des transferts à débit variable. Le GPRS est capable d’allouer : – le même time slot à plusieurs utilisateurs • partage des ressources lors des périodes chargées – plusieurs time slots à un seul utilisateur (maximum 8) • atteinte de hauts débits (maximum théorique 171,2 kbits/s) Les canaux UL et DL sont réservés séparément et il est possible que les services GPRS et GSM utilisent alternativement le même time slot. réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Qos et GPRS Le GPRS supporte différents niveaux de qualité de service (QoS). Cette caractéristique permet aux opérateurs de facturer les services GPRS selon le profil de QoS souscrit à l’abonnement. Quatre paramètres définissent la qualité de service : – Classe de priorité – Classe de fiabilité – Classe de délai / retard – Classe de débit réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Terminaux GPRS Les terminaux GPRS sont groupés en trois classes dont les caractéristiques sont les suivantes: Mobile de classe A - Attachement au GSM et au GPRS. Signalisation/connexion GPRS et GSM simultanément Données simultanées de Voix et de Paquets Deux canaux radio sont nécessaires. Mobile de classe B - Attachement au GSM et au GPRS Signalisation GSM et GPRS simultanément; Connexion GSM ou GPRS exclusif (Lors d’un appel téléphonique, la connexion GPRS passe à l’état «Busy or Held») Mode Voix et Paquets à l’alternat Implémentation complexe Mobile de classe C - Attachement au GSM ou au GPRS. Signalisation/connexion GPRS OU Signalisation/connexion GSM La commutation entre les deux services est manuelle Implémentation simple réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Terminaux GPRS L’usage attendu du GPRS est la consultation interactive de serveurs, elle nécessite un débit plus important sur la voie descendante que sur la voie montante. La norme spécifie donc sur la voie descendante des contraintes égales ou plus importantes que sur la voie montante. On rencontre donc plus couramment des classes de type : «2+1», «3+1»ou «4+1». réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Terminaux GPRS réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD Applications GPRS Accès au Web Messagerie électronique Transfert de fichier Commerce électronique Services d’information météo, résultats sportifs, trafic routier réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD EDGE EDGE : Enhanced Data for GSM Evolution HSCSD et GPRS augmentent le débit GSM EDGE est utilisé comme complément avec HSCSD et GPRS. EDGE + HSCSD = ECSD EDGE + GPRS = E-GPRS réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD 3G Transport de données sans fil (voix, multimédia, autres) à haut débit sur la même connexion Possibilité de roaming au niveau mondial, et donc compatibilité entre tous les réseaux. Coexistence avec les réseaux préexistants, en particulier le GSM (du moins pendant les premières années de l’exploitation). Un réseau coeur IP (v4, v6). réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD 3G : les standards Les technologies 3G suivent les recommandations IMT2000 de l’ITU (International Telecommunication Union) En Europe : UMTS En Amérique : CDMA-2000 qui est une évolution de CDMAOne Au Japon et en Corée : W-CDMA En Chine : TD-SCDMA réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD 3G: Interfaces radios réseaux cellulaires / Master RSD

réseaux cellulaires / Master RSD 3G Transport de données sans fil (voix, multimédia, autres) à haut débit sur la même connexion Possibilité de roaming au niveau mondial, et donc compatibilité entre tous les réseaux. Coexistence avec les réseaux préexistants, en particulier le GSM (du moins pendant les premières années de l’exploitation). Un réseau coeur IP (v4, v6). réseaux cellulaires / Master RSD

UMTS

Plan de la présentation UMTS Présentation et introduction à la technologie UMTS Historique des générations de Mobiles Architecture et fonctionnement de l’UMTS Applications et contraintes de cette technologie

Brève présentation de l’UMTS UMTS : Universal Mobile Telecommunications System C’est une des technologies de téléphonie mobile de troisième génération (3G) Elle est parfois aussi appelé 3GSM

Introduction Le déploiement de l'UMTS a été freiné en raison de son coût et de la mauvaise conjoncture économique du monde des télécommunications. Le 1 décembre 2002, l'opérateur norvégien Telenor a annoncé le déploiement du premier réseau commercial UMTS. SFR a lancé son offre commerciale le 10 novembre 2004 Orange a fait de même le 9 décembre 2004. Bouygues Télécom dispose d'une licence UMTS et est tenu à ouvrir son réseau commercialement début 2007.

3G Historique Caractéristiques : un haut débit de transmission : • 144 Kbps avec une couverture totale pour une utilisation mobile, • 384 Kbps avec une couverture moyenne pour une utilisation piétonne, • 2 Mbps avec une zone de couverture réduite pour une utilisation fixe. compatibilité mondiale, compatibilité des services mobiles de 3ème génération avec les réseaux de seconde génération,

Technologie L'UMTS repose sur la technique d'accès multiple W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access). L'accès multiple pour le GSM se fait par une combinaison de division temporelle TDMA (Time Division Multiple Access) et de division fréquentielle FDMA (Frequency Division Multiple Access). Les fréquences allouées pour l'UMTS sont 1885-2025 MHz et 2110-2200 MHz.

Débits L'UMTS permet théoriquement des débits de transfert de 1,920 Mbit/s, mais fin 2004 les débits offerts par les opérateurs dépassent rarement 384 kbit/s… Le débit est différent suivant le lieu d'utilisation : en zone rurale : 144 kbit/s jusqu'à 500 km/h ; en zone urbaine : 384 kbit/s jusqu'à 120 km/h; dans un bâtiment : 2000 kbit/s.

Architecture du réseau UMTS Coté réseau GPRS UMTS Node B Internet RNC Node B GSM GSM BTS BTS PCU BSC

Architecture du réseau UMTS Coté utilisateur Un terminal devra être capable de fonctionner dans quatre types d'environnement : avec un satellite, dans une zone rurale, dans un espace urbain ou dans un bâtiment. La carte USIM, équivalent en 3G de la carte SIM de la 2G

Architecture du réseau UMTS Utilisation des architectures existantes UMTS Node B Internet Domaine paquet RNC Node B ISDN Domaine circuit

Applications et services Grâce à sa vitesse accrue de transmission de données, l'UMTS ouvre la porte à des applications et services nouveaux. L'UMTS permet en particulier de transférer dans des temps relativement courts des contenus multimédia tels que les images, les sons et la vidéo. Les nouveaux services concernent surtout l'aspect vidéo : Visiophonie, MMS Vidéo, Vidéo à la demande, Télévision.

Contraintes de l'UMTS Le coût élevé de la mise en place d'un système UMTS : investissement dans la licence, achat de matériel et installation massive sur le territoire national, achat de spectre d'émission, exploitation, nouveaux terminaux, etc. La difficulté à définir avec précision l'architecture d'un futur réseau UMTS dans la mesure où le 3GPP et l'UMTS Forum travaillent encore aujourd'hui à la définition des normes et des spécifications techniques. Couverture.

Fichiers http://fichiers.oleane-web.info/public Les fichiers relatifs à la présentation orale sont disponibles durant 30 jours à partir du 15/06/2006 à l’adresse suivante : http://fichiers.oleane-web.info/public

RNIS - Integrated Services Digital Network " Un réseau Numérique à Intégration de Services est un réseau développé en général à partir d'un réseau téléphonique numérisé, qui autorise une connectivité numérique de bout en bout assurant une large palette de services, vocaux ou non, auxquels les usagers ont accès par un ensemble limité d'interfaces polyvalentes ".

Historique 1986 Transcom transmission de données à 64kbits/s 1987 1ere offre commerciale 1988 Extension de la zone de couverture 1989 Accès a Tranpac par le canal B (64kbits/s) 1989 Couverture nationale

Avantages Moins de perte dut a la numérisation Multiplexage permettant d’émettre plusieurs conversations en même temps Communication interne sans utilisation de canal téléphonique Présentation du numéro Conversation à trois Signal d'appel Renvoi d'appel Indication des coûts de communication

80(kHz) x 2(bits) = 160 kilobits/sec, Modulation Chaque impulsion transporte l'information. Quatre niveaux de tension qui varient régulièrement de -2,5 à +2,5 V. A chacun de ces quatre niveaux on associe l'un des nombres binaires suivant : 00, 01,10 et 11. Ainsi, une impulsion peut transporter un nombre binaire de deux chiffres, soit deux bits. Le débit de la ligne RNIS vaut donc 80(kHz) x 2(bits) = 160 kilobits/sec,

Équipements Ligne téléphonique ordinaire Équipement d'extrémité" (ETTD ETCD) TNR (Terminaison Numérique de Réseau ) Bus S0 qui peut comporter au maximum 10 prises S0 (type RJ45) d’au maximum 5 terminaux tous numériques.

Équipements

Type d’accés Deux accès ont été normalisés par l'UIT-T et sont implémentés par les opérateurs de réseau : l'accès de base dit S0/T0 (BRI : Basic Rate Input) offre 2 canaux B à 64 kbit/s permettant par exemple deux conversations téléphoniques simultanées, et un canal D à 16 kbit/s destiné à la signalisation et aux transports de messages informatiques divers. l'accès primaire dit S2/T2 (PRI : Primary Rate Input) offre 30 canaux B à 64 kbit/s et un canal D à 64 kbit/s.

L’accès de base S0 T0 Interface de base commune à tous les réseaux RNIS du monde Pourra remplacer tout accès téléphonique analogique Transmission synchrone à 144 kbit/s en full duplex sur deux fils sur une distance minimum de 4 km Basé sur CSMA CR N’est pas la solution parfaite pour une entreprise (cf schéma)

L’accès primaire S2 T2 Le réseau Numéris offre la possibilité de raccorder des équipements informatiques et téléphoniques par des liaisons multiplexées à 30 voies. L'interface T2 sépare la terminaison numérique de réseau (TNR) de l'ordinateur (TNA). Le rôle de la TNR qui se présente sous la forme d'un coffret est multiple : * Elle régénère les signaux reçus du réseau pour les présenter au client. Elle code les signaux reçus du PABX à destination du réseau. * Elle assure une isolation galvanique entre l'installation locale et l'installation distante. * Elle assure une protection du site du client contre les surtensions accidentelles.

Conclusion Préférer un accès primaire S2 T2 Utile pour les entreprises Nécessite des équipements spéciaux et coûteux. Pourra éventuellement remplacer les lignes téléphoniques actuelles.