PLAN I. Introduction II. Historique II.1. Evolution des normes cellulaires III. Définition IV. Les cellules – IV.1. Concepts cellulaires – IV.2. Différentes.

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2 PLAN I. Introduction II. Historique II.1. Evolution des normes cellulaires III. Définition IV. Les cellules – IV.1. Concepts cellulaires – IV.2. Différentes surfaces des cellules – IV.3. Disposition des cellules – IV.4. Schéma d’un réseau cellulaire – IV.5. Couverture d’un réseau cellulaire – IV.6. Avantages d'un réseau cellulaire – IV.7. Inconvénient d'un réseau cellulaire – IV.8. Assignation des fréquences – IV.9. Empreint de fréquences V. Caractéristiques d'un réseau cellulaire – V.1. Hand Over – V.2. Roaming

3 VI. Les interfaces d’un réseau cellulaire – VI.1. Interface Air (Um): – VI.2. Interface A bis – VI.3. Interface A – VI.4. Autres interface VII. Les Antennes – VII.1. Emplacement des Antennes – VII.2. Quelques exemples sur les antennes VIII. Architecture d’un réseau GSM – VIII.1. Station mobile (MS) VIII.1.1. carte SIM VIII.1.2. Le terminal mobile – VIII.2. Le sous-système radio : BSS Base Station Subsystem VIII.2.1. Station de base (BTS) Base Transceiver Station VIII.2.2. Le contrôleur de station de base BSC (Base Station Controller)

4 - VIII.3. Le sous-système réseau (NSS) Network Sub System VIII.3.1. MSC (Mobile Switching Centre) VIII.3.2. GMSC (Gateway Mobile Switching Centre) VIII.3.3. HLR (Home Location Register) Le registre des abonnés locaux VIII.3.4. AuC (Authentification Center) Le centre d'authentification VIII.3.5. VLR (Visitor Location Register) Le Registre des abonnés visiteurs VIII.3.6. EIR (Equipement Identity Register) Le registre des terminaux - VIII.4. Sous système d'exploitation et de maintenance (OSS) Operation Subsystem VIII.4.1. Le centre d'exploitation et de maintenance OMC Operation and Maintenance Center VIII.4.1.1. OMC-S: VIII.4.1.2. OMC-R IX. Conclusion

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6 I. Introduction Le réseau humain se limitait autrefois à des conversations en face à face, aujourd'hui la téléphonie révolutionne nos moyens de communiquer permettant enfin de dialoguer à longue distance grâce aux réseaux filaires et cellulaire, jusqu’à elle devienne dans notre époque un besoin important comme l’eau et l’électricité.

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8 Evolution des normes cellulaires On distingue trois types des systèmes radio mobiles suivant leur développement et leurs caractéristiques techniques : Les systèmes de première génération étaient des systèmes analogiques. Ces réseaux étaient en général nationaux et ne permettaient pas l'itinérance internationale. Les systèmes de deuxième génération utilisent la transmission numérique et permettent l'itinérance internationale, mais ils sont limités en débit à quelques dizaines de Kbits/s. Les systèmes de troisième génération qui furent prévus à partir de 2001, offriront des services de données à haut débit (jusqu'à 2 Mbits/s). Le système de troisième génération le plus répandu à l'heure actuelle est l'UMTS.

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10 III. Définition Un réseau cellulaire est un système de télécommunication qui doit répondre aux contraintes de la mobilité de l'abonné dans le réseau, par l'étendue du réseau et par les ondes radio qui lui sont allouées, un réseau cellulaire servent de lien entre le terminal de l'abonné et l'infrastructure de l'opérateur.

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12 IV.1. Concepts cellulaires Ce concept consiste à diviser un territoire en cellules dont chacune est couverte par une station radio ou station de base (BTS) du réseau, chacune couvre une surface géographique appelée « cellule ».

13 IV.2. Différentes surfaces des cellules

14 Les cellules sont disposées de façon adjacente les unes contre les autres et peuvent couvrir un rayon variant de 5 à 20 Km, c'est-à- dire qu'elles peuvent desservir les abonnés situés dans un cercle de 10 à 40 Km de diamètre. elle assure donc les fonctions suivantes : Affectation des canaux de communication aux mobiles. Emission permanente de la signalisation. Supervision de la communication. IV.3. Disposition des cellules

15 IV.4. Schéma d’un réseau cellulaire

16 IV.5. Couverture d’un réseau cellulaire

17 IV.6. Avantages d'un réseau cellulaire La suppression des câbles entraine la mobilité de l'abonné. L'esthétique de l'environnement. le contrôle rapide et automatique du réseau grâce aux ordinateurs et leurs bases de données. l'adaptation rapide et facile aux réseaux à forte ou à faible densité de trafic.

18 IV.7. Inconvénient d'un réseau cellulaire La maintenance coûteuse. la disponibilité des fréquences limitées. L’emplacement des antenne doit être toujours en hauteur. Taux de perte plus élevé que pour les réseaux filaires Débits plus faibles que les réseaux filaires

19 IV.8. Assignation des fréquences L'attribution des fréquences en téléphonie cellulaire n'est possible lorsque l'abonné lance un appel de communication. Les paires de fréquences sont gérées par le système ; c'est ce qui fait que l'abonné ne dispose pas de fréquence en permanence. Après la communication, la paire de fréquence redevient disponible pour d'autres personnes.

20 IV.9. Empreint de fréquences les cellules congestionnées empruntent des fréquences aux cellules voisines, ce qui revient à élargir la bande de fréquences utilisées par ces cellules.

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22 V.1. Hand Over C’est la capacité pour un terminal de changer de cellule de manière tout à fait transparente sans coupure de communication, Cette opération s'effectue en une durée maximale de 200 ms.

23 V.2. Roaming C’est ce qui permet à un abonné de téléphoner même s'il est en dehors de son pays sans changer son terminal, ni son abonnement, et cela peut se faire avec accords entre les opérateurs de tous les pays.

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25 C’est une liaison radio où les canaux ont une répartition temporelle et fréquentielle et assure le fonctionnement de trames et de signalisation VI.1. Interface Air (Um):

26 VI.2. Interface Abis : Elle concerne les liaisons entre la BTS et le BSC pour le transfert des communications.

27 VI.3. Interface A: L'interface A est constituée des liaisons entre le BSC et le MSC, pour le transfert des données.

28 VI.4. Autre interface : D

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30 VII. Les Antennes Au centre de chaque cellule se trouve une BTS comprenant une ou plusieurs antennes, On peut les trouver sur le toit d’un bâtiment ou sur façade ou sur un poteau d’éclairage publique ou au sommet des pylônes BS (bous soudé).

31 VII.1. Emplacement des Antennes

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35 En jouant sur le déphasage entre ses éléments rayonnant on peut confiner et orienter le diagramme dans une direction bien définie

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45 VIII. Architecture d’un réseau GSM On peut diviser le réseau en quatre parties principales : 1. La station mobile : MS - Mobile Station 2. Le sous-système radio : BSS - Base Station Subsystem 3. Le sous-système réseau : NSS - Network Subsystem 4. Le sous-système opération : OSS - Operation Subsystem

46 OSS NSS MS BTS BSC MSC GMSC PSTN OMC OMC-SOMC-R ISC MSBSS Int AuCHLRVLREIR Schéma d’architecture d’un réseau GSM GMSC: Gateway MSC HLR: Home Location Register VLR: Visitor Location Register AuC: Authentification Center EIR: Equipement Identity Register OSS: Operation Subsystem OMC: Operation and Maintenance Center OMC-R: Operation and Maintenance Centre Radio part OMC-S: Operation and Maintenance Centre Switching Part PSTN: Public Switched Telephone Network Int: Internet ISC: International Switching Center Um abis A A A C D F H I J E E

47 VIII. 1. Station mobile (MS) Dans un réseau le terminal de l'utilisateur est appelé station mobile, elle est composée de : 1. carte SIM 2. Le terminal mobile

48 VIII.1.1. carte SIM (Subscriber Identity Module) permettant d'identifier l'usager de façon unique, Chaque carte SIM possède un numéro d'identification unique appelé IMSI (International Mobile Subscriber Identity). IMSI: numéro unique alloué à chaque abonné, Il est stocké dans la carte SIM ainsi la clé Ki (Individual Subscriber Authencation Key) servant à l'authentification et au chiffrement de la liaison radio.

49 VIII.1.2. Le terminal mobile : c'est-à-dire l'appareil de l'usager, Il est identifié par 15 chiffres d’une manière unique appelé IMEI (International Mobile Equipment Identity)

50 VIII.2. Le sous-système radio : BSS Base Station Subsystem Assure la transmission et qui gère les ressources radio ; il est composé de la station de base (BTS) et du contrôleur de station de base (BSC).

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52 Le contrôleur de station de base BSC (Base Station Controller) il commande l'allocation des canaux, il effectue la gestion du trafic des BTS, il gère la gestion de fréquence, le transfert intercellulaire des communications et la gestion de la signalisation sur voie radio. Ce BSC est relié au MSC (Mobile Switching Center) pour l’activation de canal vers le MS.

53 VIII.3. Le sous système réseau (NSS) Network Sub System un sous système réseau (NSS) qui comprend l'ensemble des fonctions nécessaire à l'établissement des appels et à la mobilité des abonnés ; il se compose du commutateur (MSC), d'un enregistreur de localisation des visiteurs (VLR), d'un enregistreur de localisation nominale (HLR), d'un centre d'authentification (AuC) et d'un enregistreur des identités des équipements (EIR ).

54 c’est le centre de commutation du service mobile MSC (Mobile Switching Centre) est le commutateur du réseau. Il gère plusieurs BSC. Il assure l'interfonctionnement du système cellulaire avec les autres réseaux, Il est relié aux autres équipements réseau VLR, HLR, EIR,OMC, réseau téléphonique publique et à internet. Le MSC a pour rôle : La commutation (routage et multiplexage) entre les différents MSC reliés entre eux, ainsi qu’aux passerelles d’accès aux autres réseaux. La gestion des connections, activation/désactivation d’un canal vers une MS. VIII.3.1. MSC (Mobile Switching Centre)

55 MSC: Mobile Switching Center Il se charge du routage dans le réseau, de l’interconnexion avec les autres réseaux et de la coordination des appels.

56 VIII.3.2. GMSC (Gateway Mobile Switching Centre) C’est une passerelles d’accès vers autre réseaux mobile ou PSTN (Public Switched Telephone Network).

57 VIII.3.3. HLR (Home Location Register) Le registre des abonnés locaux centre de gestion des abonnés c’est une base de données contenant des informations de la position géographique, informations administratives sur les abonnés inscrits dans la zone du commutateur (MSC), le HLR possède l'identité internationale de l'abonné (IMSI) et son MSISDN (Mobile Subscriber Integrated Services Digital Network) : c'est le numéro d'appel de l'abonné lié à l'IMSI

58 VIII.3.4. AuC (Authentification Center) Le centre d'authentification c’est un élément chargé de vérifier l'identité des utilisateurs, il contient la clé d'authentification Ki (Individual Subscriber Authencation Key) unique de l'abonné, elle est utilisée pour l'authentification et le chiffrement ainsi le centre d'authentification est associé au HLR.

59 Registre des abonnés visiteurs c’est une base de données associée à chaque MSC contenant des informations sur les autres utilisateurs que les abonnés locaux, il rapatrie les données sur un nouvel utilisateur à partir du HLR correspondant à sa zone d'abonnement. Les données sont conservées pendant tout le temps de sa présence dans la zone et sont supprimées lorsqu'il là quitte après une période d'inactivité exemple : (terminal éteint). VIII.3.5. VLR (Visitor Location Register) Le Registre des abonnés visiteurs

60 VIII.3.6. EIR (Equipement Identity Register) Le registre des terminaux c’est une base de données répertoriant les terminaux mobiles grace à leurs IMEI (International Mobile Equipement Identity) permettant ainsi son identification.

61 VIII.4. Sous système d'exploitation et de maintenance (OSS) Operation Subsystem L'administration du réseau comprend toutes les activités qui permettent de mémoriser et de contrôler les performances d'utilisation et les ressources à offrir aux usagers. La déclaration des abonnés et des terminaux, la facturation, les statistiques. La gestion de la sécurité L'exploitation et la gestion des performances L'observation du trafic et de la qualité, les changements de configuration pour s'adapter à la charge du réseau. Le contrôle de configuration du système Les mises à niveau de logiciels, les introductions de nouveaux équipements ou de nouvelles fonctionnalités. La maintenance. Les détections de défauts, les tests d'équipements.

62 Il est chargé de mettre en place et de veiller au bon fonctionnement des différents éléments du réseau et coordonne toutes les bases de données à travers le MSC, l’OMC est décomposé en deux centres l'OMC-R et l'OMC-S. VIII.4.1. Le centre d'exploitation et de maintenance OMC Operation and Maintenance Center

63 VIII. 4.1.1. OMC-S: (Operation and Maintenance Centre Switching Part): supervise, détecte et corrige les anomalies du NSS. VIII. 4.1.2. OMC-R : (Operation and Maintenance Centre Radio part): exploite et maintient le sous-système radio (BSS).

64 OMC (Operation and Maintenance Center)

65 Nous venons de faire une étude sur l'interconnexion d’un réseau cellulaire de norme GSM et nous avons défini les paramètres nécessaires pour cette liaison et nous avons aussi donné le principe de fonctionnement des équipements de cette liaison. Conclusion