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RES 303Signalisation dans les réseaux
Majeure Réseaux
dép. RSMTELECOM Bretagne
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Signalisation dans les réseaux
Cours 1 à 4. Signalisation sémaphore
Cours 5 et 6. Architecture et procéduresdans le réseau fixe de GSM
Cours 7 et 8. Réseaux intelligents
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RES 303
Signalisation dans les réseaux
Cours 1 à 4. Signalisation sémaphore
Xavier Lagrangedép. RSM 02/08
TELECOM Bretagne
Sommaire
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1. Rappels sur le réseau téléphonique............................................. 1
2. Caractéristiques de la signalisation voie par voie......................... 8
3. Principes généraux de la signalisation sémaphore ...................... 9
4. Architecture en couches du SS7 ................................................ 18
5. Les sous-systèmes utilisateurs................................................... 35
6. Signalisation non associée circuit............................................... 47
7. Synthèse..................................................................................... 70
8. Références ................................................................................. 73
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1. Rappels sur le réseau téléphonique traditionnel
• Le réseau téléphonique est un réseau à commutation de circuits
• Dans le réseau de France Télécom, on parle de− CAA, Commutateur à Autonomie d’Acheminement, = commutateur auxquels
les abonnés sont reliés
− CTP et CTS, Commutateur de Transit Principal et Secondaire , = commutateur sans abonné
− CL, Commutateur local, = concentrateur dans les zones peu denses avec desabonnés
CAA
CL
CTS
CTP
CAA
CL
CTS
CTP
1
X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007
Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
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1.1. Architecture d’un commutateur
• Un commutateur est grossièrement constitué− d’un réseau de connexion− d’une unité de raccordement d’abonnés (alimentation, sonnerie, détection de
décroché/raccroché, numérisation)− d’une unité de commande
autrescentraux
TRADUC-TEUR
RESEAUDE
CONNEXION
TAXEUR ENRE-GISTREUR
MAINT.EXPL.
JONCTEURS
Unité deRaccor-dementd'Abonnés
Unité de Commande
2
X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007
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1.2. La transmission
• Le codage de la voix se fait à 64 kbit/s soit 1 octet toutes les 125 µs
• Les circuits sont généralement multiplexés temporellement
voie 1
voie 2
voie 30
multi- plexeur
IT0
…
IT1 IT2 IT31
T Trame TDMA, durée=T
marque le début de la trame
temps
• Le contenu de l’IT0 est fixé et permet de marquer le début de la trame
• Le contenu de l’IT16 est particulier (à l’origine pour la signalisation)
3
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La transmission PDH
• Possibilité de re-multiplexer des circuits déjà multiplexés (PDH, Plesiochronous DigitalHierarchy)
Nom Structure Capacité débit utile débit réel Rec
E1 niveau 1 (MIC) 30 voies 1,92 Mbit/s 2,048 Mbit/s G.732
E2 niveau 2 = 4*niveau 1 120 voies 7,68 Mbit/s 8,448 Mbit/s G.742
E3 niveau 3 = 4*niveau 2 480 voies 30,72 Mbit/s 34,368 Mbit/s G.751
E4 niveau 4 = 4*niveau 3 1920 voies 122,88 Mbit/s 139,264 Mbit/s G.751
E5 niveau 5 = 4*niveau 4 7680 voies 491,52 Mbit/s 564,992 Mbit/s G.954
• Un circuit est un intervalle de temps dans une liaison MIC
4
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La transmission SDH
• Utilisation généralisée de la SDH (SDH, Synchronous Digital Hierarchy)
• Transmission dans une trameIndication de la voie i par un système de pointeur
pointeurs
Unité administrative(information utile)
Unité administrative précédente
261 octets9 octets
9 r
a n g é e s
tempssurdébit
• Définition d’une hiérarchie de multiplexage : STM-N (Synchronous Transport Module)STM-1 = 155,52 Mbit/s STM-4 = 622,08 Mbit/s STM-16 = 2,488 Gbit/s
STM-64 = 9,953 Gbit/s
• Remarque :le STM-1 peut contenir du 140 Mbit/s PDH
En STM-1, une trame de 9*270=2430 octets transmise toutes les 125 µs soit 155,52Mbit/s
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• L’ensemble des circuits entre 2 commutateurs multiplexés sur le même supports’appelle un faisceau.
Circuits
Circuits
Faisceau
• Remarque : vision simplifiée de la transmission (possibilité de boucle SDH avecmultiplexeurs à insertion et extraction ou ADM, Add Drop Multiplexer ).
ADM ADM
ADM ADMboucle SDH
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1.3. Numérotation téléphonique
Adressage E.164
• défini dans la recommandation E.164 de l’Union International des Télécommunications
• chaque abonné est repéré par son adresse E.164 (numéro d’annuaire)
• numéro de pays
• numéro de téléphone dans le pays
• Historiquement, les numéros de téléphone sont attachés à un central particulier
01 45 80 00 00 à 01 45 99 99 99 : central Bobillot à Paris 13ème
=> le numéro E.164 permet en général de déterminer la localisation du demandé
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2. Caractéristiques de la signalisation voie par voie
Unité decommande
RESEAUDE
CONNEXIONURA
Unité decommande
RESEAUDE
CONNEXIONURA
45817457
• Signalisation voie par voie (in-band signalling) : la signalisation d’appel se fait sur lamême voie que la communication
• La signalisation concerne nécessairement le circuit sur lequel elle est échangé (e.g.raccroché)
• Vérification du circuit inhérente à l'échange de signalisation
• Nécessité d'établissement du circuit
• Anciens types de signalisation : inversion de polarité sur la ligne, échanges detonalités (MF Socotel,… )
8X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007
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3. Principes généraux de la signalisation sémaphore
3.1. Définition
Unité decommande
URA
Unité decommande
URA
45817457 sur 3
PS PS
canal sémaphore
3
• Signalisation sémaphore (common channel signalling ) : voie dédiée qui achemine lasignalisation se rapportant à un ensemble de circuits
• La voie qui achemine la signalisation s’appelle un canal sémaphore
• Le canal sémaphore peut être multiplexé avec les circuits sur le même supportphysique
- PS : Point sémaphore (SP, Signalling Point ) = source et puits de signalisation
9X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007
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Avantages et inconvénients de la signalisation sémaphore
• Mise à profit des techniques numériques (rapidité, fiabilité...)
• Complexité- nécessité d'identifier les circuits- CIC, code d’identification de circuit (circuit identification code)
• Grande sensibilité aux pannes => mécanismes de défenses
• Le réseau téléphonique français utilise à 100% la signalisation sémaphore
En signalisation sémaphore, 2 types de signalisation
• signalisation associée circuit prolongement naturel de la signalisation voie par voie (e.g. établissement decommunications téléphoniques)
• signalisation non associée circuit échange de signalisation pur (e.g. dialogue entre bases de données)
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3.2. La signalisation SS7
SS7 : signalisation sémaphore n°7 = signalling system n°7
Beaucoup de variantes dans la dénominationCCS7 : Common channel signalling number 7CCITT n°7, ITU n° 7
Code 7, N7,…
Définie dans les recommandations ITU-T Q700 à Q795
Objectifs
fournir un système universel international de signalisation par canal sémaphore
- optimisé pour des liaisons numériques à 64 kbit/s
- évolutifs face aux besoins dus aux nouveaux services
- assurant des moyens fiables de transfert de l'information (pas de perte, ni duplication, nidéséquencement)
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3.3. Réseau SS7
Réseau à commutation par paquets spécialisé dans la transmission de signalisation
PS : Point sémaphore = point terminal du réseauSP : Signalling Point
PTS : Point de Transfert Sémaphore = commutateur de messages de signalisationSTP : Signalling Transfer Point
Un PS peut également avoir une fonction PTS
Chaque opérateur (fixe, mobile,… ) constitue son propre réseau sémaphore
Réseau fonctionnellement séparé du plan de transmission MAIS
− ré-utilisation des mêmes capacités de transmission− implantation des commutateurs sur mêmes sites
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Exemple de réseau sémaphore national (France Télécom)
PTS
PTS PTS
PS
PTS
PS
PS
PS
PS
PS
PS
• Accessibilité totale : tout PS peut atteindre n’importe quel autre PS par l’intermédiairede 2 PTS au plus (en l’absence de panne)
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3.4. Modes de fonctionnement
• concerne seulement la signalisation associée circuit,
• spécifie l’association entre le canal sémaphore et les circuits qu’il commande
• chaque circuit est repéré par un Code d’Identification de Circuit (CIC, CircuitIdentification Code)
Mode Associé
• commande des circuits entre commutateurs par des messages circulant sur un canalsémaphore reliant ces commutateurs (i.e. les PS)
PS PS
Circuits de parole
Canal sémaphore
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Mode non associé
• commande des circuits entre commutateurs par des messages circulant dans leréseau sémaphore par des PTS quelconques
PS PS
Circuits de parole
Canal sémaphore Canal sémaphorePTS PTS
message 1
message 2
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Mode quasi associé
• commande des circuits entre commutateurs par des messages circulant dans leréseau sémaphore par des PTS pré-déterminés (et invariants)
PS PS
Circuits de parole
PTS PTS
message 1
message 2
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Exemples d’utilisation des modes quasi et non associés
• Utilisation en secours en cas de rupture d’un canal sémaphore (en mode associé)
PS PS
PTS
• Utilisation systématique lorsque la charge de signalisation ne nécessite pas vraimentun canal sémaphore
PTS
PS PS
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4. Architecture en couches du SS7
4.1. Présentation
MTP : Message Transfer Part = équivalent des 3 couches basses de l’OSI
User Part = Sous-système utilisateur (signalisation associée circuit)
Niveau 1
Niveau 2
Niveau 3
N 2
Niveau 3
Niveau 1
Niveau 2
Niveau 3
PS PTS PS
L1
L2
L3
L7
OSI
MTP
User
Part
User
Part
N 2
N 1 N 1
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Plan utilisateur et plan Contrôle
• La signalisation sémaphore a été définie préalablement au concept de plans
• Dans le réseau téléphonique, les plans usager et contrôle sont séparés• Plan usager : réseau de transmission avec les voies MIC qui transportent les
communications téléphoniques
• Plan contrôle : réseau de signalisation SS7
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4.2. MTP niveau 1
Terminalsémaphore Bloc de
commutationnumérique
Autresvoies Liaison de transmissionmultiplexée
Réutilisation possible des liaisons de transmissions écoulant les communications
• Débit classique : 64 kbit/s
• Implantation classique sur MIC
• En France, on utilise assez souvent l’IT 1 d’une voie MIC comme canal sémaphore
• Recommandation : ITU Q.702
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4.3. MTP niveau 2
Service rendu
• Transfert fiable des messages de signalisation entre équipements reliés par un canalsémaphore (mise en œuvre d’un protocole de liaison de données)
• Surveillance du taux d’erreur sur la liaison
Caractéristique du protocole de liaison de données
• Avec détection et reprise sur erreur (ARQ, Automatic repeat ReQuest)
• A fenêtre d’anticipation (de type Go-back-N)
• Avec contrôle de flux
• Principes généraux semblables à HDLC avec en plus la retransmission cycliquepréventive
• Défini dans recommandation Q.703
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Format général de la trame
Dernier transmis
Premier transmis
Fanion Redondancede contrôle
Information (≤272 octets) SIO spare
LI contrôle Fanion
01111110 8 bits 2 b 6 bits 16 bits 01111110
• Délimitation par un fanion (flag ) de début et de fin
• Même mécanisme de transparence que dans HDLC (ajout d’un bit 0 après 5 bits 1)
• Indication explicite de longueur (Information+SIO) par le champ LI (Length Indicator )• Limitation des trames à 272 octets d’information
• Indication du type de protocole utilisateur par le champ SIO (Service InformationOctet) : équivalent d’un SAP (Service Access Point ) mais devrait être au niveau
supérieur
• Trois types de trames discriminés par le champ longueur LI
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Format détaillé de la trame
Dernier transmis
Premier transmis
Fanion Redondancede contrôle
Information(≤272 octets)
SIO spar e
LI FIB
FSN BIB
BSN Fanion
01111110 16 bits 8 bits 2b
6 bits 1b
7 bits 1b
7 bits 01111110
• FSN : Forward Sequence Number numéro de la trame émise (équivalent du N (S ) d’HDLC)
• BSN : Backward Sequence Number numéro de la trame acquittée (équivalent de N (R )−1 d’HDLC)
• FIB : Forward Indicator Bitbit qui change d’état à chaque ré-émission de la même trame
(pas vraiment d’équivalent dans HDLC)
• BIB : Backward Indicator Bitbit qui change d’état en cas de détection d’erreur (vague équivalent de la trame REJ
d’HDLC)
23X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007
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Exemple de dialogue
PS PS
FSN=1, BSN=50
FSN=2, BSN=50 FSN=51, BSN=1
FSN=3, BSN=51 FSN=52, BSN=2
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Trame de remplissage
Dernier transmis
Premier transmis
Fanion Redondancede contrôle
spar e
LI=0 FI
B
FSN BI
B
BSN Fanion
01111110 16 bits 2b
6 bits 1b
7 bits 1b
7 bits 01111110
• La trame de remplissage se distingue par le champ LI à 0
• Echange de trames de remplissage en l’absence d’information à échanger
• Attention : les trames de remplissage contiennent un numéro et une redondance decontrôle !!!
- surveillance permanente du taux d’erreur de la liaison- traitement des trames reçues à faire en permanence
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Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
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Trame d’état du canal
Dernier transmis
Premier transmis
Fanion Redondancede contrôle
Champ
d’état
spar e
LI FIB
FSN BIB
BSN Fanion
01111110 16 bits 8 bits 2b
6 bits 1b
7 bits 1b
7 bits 01111110
• La trame d’état du canal se distingue par le champ LI à 1 ou à 2
• Utilisé pour l’établissement de la liaison (initialisation appelée alignement initial ducanal)- échange initiale de trames d’état jusqu’à un total de 2
16octets
- si moins de 4 erreurs, alors l’alignement est déclaré « prêt »- échange de donnée ensuite possible
• Exercice : estimer le taux d’erreur bit maximal (ordre de grandeur) pour lequell’alignement est possible
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Trame de message
Dernier transmis
Premier transmis
Fanion Redondancede contrôle
Information(≤272 octets)
SIO spar e
LI FIB
FSN BIB
BSN Fanion
01111110 16 bits 8 bits 2b
6 bits 1b
7 bits 1b
7 bits 01111110
• La trame de message se distingue par le champ LI supérieur à 3
• Lorsque la longueur de l’information est comprise entre 62 et 272 octets, le champ LIest mis à la valeur 63
• Echange des messages sur la liaison
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Mécanisme de surveillance du taux d’erreur
• surveillance par chaque noeud du taux d’erreur pour toutes les liaisons qui yaboutissent
• gestion d’un compteur C par liaisonréception trame erronée (utilisation de la redondance de contrôle) : C ← C +1
réception 256 trames correctes : C ←
max(C –1 ; 0)• liaison déclarée hors service lorsque C atteint 64 (pour liaisons à 64 kbit/s)
• gestion de l’alarme par les niveaux supérieurs
• Exercice : estimer le taux d’erreur trame maximal pour lequel une alarme est générée
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4.4. MTP 3
Service rendu
• Orientation des messages de signalisation
Discrimination
Distribution
Acheminement
User Part 1 User Part 2
M
T
P3
MTP 2
(fonctionPS+PTS)
• Gestion du réseau sémaphore
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Caractéristiques
• chaque PS a une adresse sur 14 bits appelée code de point sémaphore
• le code de point sémaphore est attribué librement par chaque opérateur dans sonréseau sémaphore
• chaque message MTP 3 contient le code de point sémaphore destinataire et le code
de point sémaphore origine• tables de routage en « dur »,
• garantie de séquencement hors cas de panne
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Exemple d’affectation de codes de point sémaphore
PTS
PTS PTS
PS
PTS
476
PS
PS
PS
PS
PS
PS
240
47
1
2233
4224
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Format des messages de niveau 3
Information SLS OPC DPC SIO
4 bits 14 bits 14 bits Mis dansMTP2
• DPC (Destination Point Code) = code de point sémaphore destination
• OPC (Originating Point Code) = code de point sémaphore origine
• SLS (Signalling Link Selection) = identification du chemin (partage de charge)
• Le routage se fait à partir du triplet (OPC, DPC, SLS) et pas seulement de OPC etDPC
• Il peut y avoir plusieurs entités utilisatrice du service MTP3, le SAP est indiqué par le
champ SIO (Service Information Octet), abusivement mis dans MTP2
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Exemple de partage de charge
Objectif du partage de charge : répartir de façon statistique la charge entre lesdifférents chemins possibles ; en cas de panne, rapatrier le trafic sur les chemins enfonctionnement
Cas normal : trafic de A vers B, SLS = xxx0 => chemin ADEB= xxx1 => chemin ADFB
trafic de A vers C, SLS = xxx0 => chemin ADEC
= xxx1 => chemin ADFCRupture liaison E-Ctrafic de A vers C, SLS = xxxx chemin ADFC
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Gestion du réseau sémaphore
• Gestion du trafic : détourner le trafic d'une route vers une autre.
• Gestion des canaux : inhiber/rétablir les canaux sémaphore en cas de défaillance.
• Gestion des routes : avertir les équipements voisins de pannes éventuellesd'équipement afin qu'ils modifient leur acheminement.
D E
FC
A B
• Utilisation de la surveillance réalisée par le niveau 2
• Echange de messages de gestion (indiqués par le SIO)
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5. Les sous-systèmes utilisateurs
5.1. Présentation
• Signalisation de commande des appels téléphoniques nationaux et internationauxavec les services supplémentaires (renvoi d’appel, double appel,… )
• Plusieurs sous-systèmes utilisateurs voisins (guerre de normalisation)
• TUP, Telephone User Part, ou SSUT, Sous-Système Utilisateur Téléphonique
dérivé de la signalisation analogiquemoins riche en services
• SSUTR2 ,Sous-Système Utilisateur Téléphonique R2Version française (France Télécom) de TUP enrichie en services
• ISUP, ISDN User Part (ou SSUR, Sous-Système Utilisateur RNIS)
Protocole le plus utilisé
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Fonctionnement d’ISUP
• ISUP, ISDN User Part (ou SSUR, Sous-Système Utilisateur RNIS)
• Le protocole ISUP peut être utilisé même si les terminaux ne sont pas RNIS
• Protocole ISUP utilisé dans GSM entre les MSC/VLR
• Format des messages respectant le principe de séparation des couchesLe champ SLS est interne à MTP3
• Raccroché symétrique
• Tous les messages contiennent un CIC (Code d'Identification de Circuit) faisant
référence au circuit utilisé dans le faisceau (principe de la signalisation associéecircuit)
Ensemble des paramètres Type demessage Sp. CIC Etiquette deroutage
niveau MTP3
Source : d’après [Q.723]
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Etablissement d’appel national
• Utilisation d’une première table donnant le faisceau à utiliser à partir du numéro detéléphone du demandé
• Utilisation d’une deuxième table donnant le code de point sémaphore du PScorrespondant au commutateur relié au faisceau utilisé
Set Up(Numéro demandé)
terminal CAA CAA
Call Proceeding Set Up
terminal
interface RNIS
PS PS
IAM (n° demandé,CIC)
interface RNISSS 7
Analyse numéroDétermination du faisceauRéservation circuit
dans faisceau -> CIC
Détermination DPC
37
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RLE
Set Up(Numéro demandé)
terminal CAA CAA
Call Proceeding Set Up
Call Proceeding
terminal
conversation
Alerting
Alerting
Connect
Connect Connect Acknowledge
Connect Acknowledge
interface RNIS
PS PS
IAM (n° demandé,CIC)
ACM (CIC)
ANM (CIC)
interface RNIS
SS 7
38
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Et bli t d’ l i f t
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Etablissement d’appel infructueux
• Nombreuses possibilités de traitement des cas d’échec (cf. services supplémentaires)
Set Up(Numéro demandé)
terminal CAA CAA
Call Proceeding
terminal
Release
Release Complete
interface RNIS
PS PS
IAM (n° demandé,CIC)
REL (CIC)
interface RNISSS 7
RLC (CIC)
39
X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007
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R hé
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Raccroché
terminal CAA CAA terminal
interface RNIS
PS PS
interface RNIS
Disconnect
Disconnect
Release
Release Complete
Release
Release Complete
REL (CIC)
RLC (CIC)
SS 7
• Divergences ISUP/SSUTR2 pour le raccroché par le demandé
• A partir du numéro de faisceau circuit, le commutateur déduit le code de point
sémaphore destinataire.
40
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Remarques sur l’établissement de circuit
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Remarques sur l’établissement de circuit
• Le circuit est réservé juste avant l’envoi d’IAM (i.e. même si l’appel échoue)
• Lorsque deux commutateurs ne sont pas reliés directement par des circuits, onprocède par bonds successifs (non utilisation de l’accessibilité totale)
41
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Test préalable
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Test préalable
• Définition d’un message (non associé circuit) de test du demandé avant réservation du
circuit
• Processus non implanté en général
PS PSPS
PTS PTS
1 20
42
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5 2 Equivalence SSUTR/ISUP
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5.2. Equivalence SSUTR/ISUP
ISUP SSUTR2Sigle signification sigle signification explication
IAM Initial AddressMessage
MIF Message Initiald'adresse avec
Facilités
message d'appelcontenant n°demandé
ACM Address CompleteMessage
ACF adresse complète Acquittement signifiantque le poste demandé
sonne
ANM ANswer Message RIU réponse décroché du demandé
RAU raccroché raccroché du demandéREL RELease FIU fin d'information de
l'usager fin de communication du
demandeur
RLC ReLease Complete LIG libération de garde acquittement de la fin decommunication
43
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5 3 Interconnexion des réseaux SS7
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5.3. Interconnexion des réseaux SS7
Le Problème de l'adressage
PTS
PS
PS
PS
PTS
PS
PTS PTS
PSPS
PS
réseau SS7 international
réseau SS7 pays A réseau SS7 pays B
1
476
240
47
2-016-0
3-004
2-124-1
PTS
passerelleSS7
internationale
47
240 476
22
PSPS
Ecriture des codes PS internationaux en décimal : 2–016–0 -> 42243b 8b 3b
44
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Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
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Appel international
Utilisation de Centres de Transit Internationaux
Déroulement de l'appel par "bonds successifs"Utilisation du numéro de téléphone international
Exemple d'un appel France -> Allemagne
1- Etablissement d'un circuit vers un CTICode 00 => faisceau vers CTI => code de point sémaphore du CTI français
2- Etablissement d'un circuit du CTI français vers un CTI allemandCode 49 => faisceau vers CTI allemand => code de point sémaphore international
du CTI
3- Etablissement d'un circuit du CTI allemand vers le central demandé
Code 241 => faisceau vers central Aachen => code de point sémaphore du centraldemandé
45
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… Appel international
RLE
A B
IAM (+49 241…,CIC1)
ACM(CIC1)
Réseau SS7
réservation circuit
C
Rés int.SS7
D
Réseau SS7
ACM(CIC2)
ACM(CIC3)
réservationcircuit
DPC=1
IAM (+49 241…,CIC2)
DPC=2-124-1réservation
circuit
IAM (+49 241…,CIC3)
DPC=476
46
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Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
6 Signalisation non associée circuit
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6. Signalisation non associée circuit
6.1. Introduction à SCCP
• Signalisation non associée circuit utile pour la consultation de base de données(localisation d’un mobile, conversion de numéro,… )
• Protocole MTP 3− Echange de signalisation au sein d’un réseau SS7 donné− Absence de mode connecté
• Comment échanger de la signalisation non associée circuit entre réseaux SS7différents ?
• Comment disposer d’un mode connecté ?
Réponse : couche supplémentaire SCCP
47
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6 2 Services offerts par SCCP
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6.2. Services offerts par SCCP
SCCP = Signalling Connection Control PartSous-système de Commande des connexions Sémaphores (SSCS)
Classes de service
• Classe 0 : service en mode non connecté (sans garantie de séquencement)
• Classe 1 : service en mode non connecté avec garantie de séquencement
• Classe 2 : service en mode connecté simple
• Classe 3 : service en mode connecté avec contrôle de flux
• Classe 4 : service en mode connecté avec contrôle de flux et acquittement
Dans GSM on utilise les classes 0 ou 1 dans le NSS et la classe 2 entre le BSC et le MSC
48
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Contrôle du routage
Contrôle du mode
orienté connexion
Contrôle du mode
sans connexion
Gestion
Supervision
MTP
SCCP
Couches supérieures
49
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6.3. SCCP et appellation globale
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6.3. SCCP et appellation globale
Utilisation de l’appellation globale
• Service rendu par SCCP : transport de signalisation non associée circuit (sans numérode téléphone et sans code circuit) en international
• Principe : ajout d’un numéro de téléphone artificiel appelé Appellation Globale ouGlobal Title dans chaque message
• Fonction de traduction : appellation globale -> code de point sémaphore
GT (Global Title)
Données
SLS DPCOPCMTP 3
SCCP
4b 14b 14b
Typemes.
Addr dest.
• L’appellation globale peut être omise si c’est inutile
50
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Exemple d’utilisation de l’appellation globale
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Données Données DonnéesDPC DPC DPCOPC OPC OPC+49 241... +49 241... +49 241...
F int DF int D
PS PS PS PSRéseau SS7
françaisRéseau SS7international
Réseau SS7allemand
• Exercice : compléter les codes de points sémaphore en supposant que le PS 476français envoie un message au PS 22 d’Allemagne (en reprenant l’exemple en 5.4)
51
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Exemple de traduction
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Un abonné français allume son mobile dans un pays étranger
=> le terminal se signale en indiquant son IMSI (International Mobile Subscriber Identity) au MSC/VLR visité
=> il faut envoyer une mise à jour de localisation au HLR nominal de l’abonné
Structure de l’IMSI : 208 10 2101481234Mobile Country Code : 208Mobile Network Code : 10Mobile Subscriber Identification Number : 2101481234
Traduction de l’IMSI en Appellation Globale
208 => 33
10 => 609
2101481234 = 2101481234
52
X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007
Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
6.4. SCCP en mode non connecté
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• Classe 0 : service en mode non connecté− code SLS peut être tiré aléatoirement
• Classe 1 : service en mode non connecté avec garantie de séquencement− même code SLS pour les échanges entre deux mêmes PS− possibilité de segmenter des messages longs en plusieurs messages SCCP
PSA
Réseau SS7
Unitdata (ad. dest., données)
PSB
donnéecourtes
Extended Unitdata (ad. dest., segment 1)
donnée longues
Extended Unitdata (ad. dest., segment 2)
53
X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007
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6.5. SCCP en mode connecté
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Le mode connecté
• Classe 2 : service en mode connecté
• Classe 3 : service en mode connecté avec contrôle de flux
− segmentation et réassemblage des messages de plus de 255 octets− possibilité d’envoyer des données express− négociation de la taille de la fenêtre d’anticipation à l’établissement de la
connexion
• Classe 4 : service en mode connecté avec contrôle de flux et acquittement− numérotation des messages de données par P (S) et des acquittements par P (R )
54
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Etablissement et identification des connexions
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• Connexion identifiée localement par chaque équipement (2 * 3 octets)
- référence locale destination (sur 3 octets)- référence locale source (sur 3 octets)
PSA
Réseau SS7
Connection Request (refA)
choix référencerefA
Connection Confirm (refA, refB)
choix référencerefB
mémorisationrefA<->refB
mémorisationrefA<->refB
PSB
55
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Transmission de données sur une connexion établie
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• Les messages ne contiennent que la référence de la connexion de l’équipement
distant (référence locale de destination)
PSA
Réseau SS7
Data (refB,données )
donnée à transmettresur connexion ref A
chercher refBà partir refA
PSB
Data (refA,données )
donnée à transmettresur connexion ref B
chercher refAà partir refB
56
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Libération d’une connexion
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• Par sécurité, les messages de libération contiennent les deux références
PSA
Réseau SS7
Released (refB, refA)
Release Complete (refA, refB)
libération
identificateur de connexion
PSB
décision libérationconnexion ref A
chercher refBà partir refA
libérationidentificateur de connexion
temporisation
temporisation
57
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Format général des trames SCCP
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8 7 6 5 4 3 2 1
Code de type de message
Paramètre obligatoire A
Ordre d'émissiondes octets
Partie obligatoirede longueur fixe
Partie obligatoirede longueur variable
Partie facultative
Paramètre obligatoire F
Pointeur du paramètre M
Pointeur du paramètre P
Pointeur de début de partie facultative
Indicateur de longueur du paramètre M
Paramètre M
Indicateur de longueur du paramètre P
Paramètre P
Nom du paramètre = X
Indicateur de longueur du paramètre X
Paramètre X
Nom du paramètre = Z
Indicateur de longueur du paramètre Z
Paramètre Z
Fin des paramètres facultatifs
Ordre d'émission des bits
Etiquette de routage (niveau MTP3)
extrait de la Q.713
58
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6.6. Structuration des dialogues par TCAP
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TCAP = Transaction Capabilities Application PartSous-système de Gestion de Transactions (SSGT)
Tout dialogue se décompose en une suite de questions-réponses
• sous-couche component : exécution de commandes à distance
• sous-couche transaction : service pour ouvrir et fermer des dialoguesdialogue = transaction
• Une transaction structurée est composée d’une suite de questions réponses
• TCAP fournit un cadre standard pour référencer les transactions et les opérations ;il permet une gestion de multiples dialogues simultanées
• Utilisation de l'ASN 1 : Abstract Syntax Notation 1
• TCAP fait partie de la couche 7 (application) du modèle OSI
59
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6.7. Présentation de l’ASN.1
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Objectifs de ASN.1• définir une grammaire standard pour les champs des message identique à la définition
de champ en langage évolué avec des types- types simples standards (boolean, integer, real, IA5 string…)- types construits (≈ structure en C)
- spécification dans les recommandations X.680 à X.683 (anciennement X.208) “All known defects in X.208 have been corrected in ITU-T Recommendations X.680-683 (1993)”
(source : serveur de l’ITU : http://www.itu.int/rec)
• définir un codage des données universel (rec X.690)- BER : Basic Encoding Rules (rec X.690 contenant aussi Canonical Encoding
Rules (CER) and Distinguished Encoding Rules (DER))- PER : Packet Encoding Rules (rec X.691)- ECN : Encoding Control Notation (rec X.692)
- XML : (rec X.693)
[Dub 99]
60
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Exemple de spécification en ASN.1
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(extrait de GSM 09.02)DEFINITIONS
::=
BEGIN
updateLocation OPERATION
ARGUMENTupdateLocationArg SEQUENCE {
imsi OCTET STRING (SIZE (3..8)),locationInfo CHOICE {
roamingNumber [0] IMPLICIT OCTET STRING (SIZE (1..9)),msc-Number [1] IMPLICIT OCTET STRING (SIZE (1..9))},
vlr-Number OCTET STRING (SIZE (1..9)),lmsi [10] IMPLICIT OCTET STRING (SIZE (4)) OPTIONAL,
... }RESULT
updateLocationRes CHOICE {hlr-Number OCTET STRING (SIZE (1..9)),extensibleUpdateLocationRes SEQUENCE {
hlr-Number OCTET STRING (SIZE (1..9)),... }}
ERRORS {
-- systemFailure -- localValue 34,-- dataMissing -- localValue 35,-- unexpectedDataValue -- localValue 36,-- unknownSubscriber -- localValue 1,-- roamingNotAllowed -- localValue 8}
::= localValue 2
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Codage de base (BER)
Obj tif
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Objectifs :
– s'affranchir du codage utilisé par les machineschoix : d’abord poids fort et ensuite poids faible
– s'affranchir des limitations dans la définition d'un champexemple : si le champ "type de message" est défini sur 1 octet
que faire le jour où on a plus de 256 messages ?
• Codage de tous les champs sous la forme TLV
T Tag Etiquette identifie la nature du champ
L Length Longueur longueur du champ en nombre d’octets
V Value Contenu les données
• Possibilité de récursivité (type construit)
T L V T L VT L
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Champ étiquette
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Type d’étiquette primitif/construit
Nombre
00 : Universel01 : Application10 : Spécifique aucontexte11 : Privé
0 : primitif 1 : construit
• Types universels : entier, suite d’octets, chaîne de caractères,…
Etiquette Contenu
1 Boolean2 Integer
3 Bit String
4 Octet String
…
22 IA5 String (chaîne Ascii)
• Autres types (application, privé, spécifique au contexte)
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Champ longueur
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• Codage du champ longueur sur un ou plusieurs octets• Pour une longueur inférieure ou égale à 127, champ longueur sur 1 octet (bit 8 vaut 0)
• Pour une longueur supérieure à un octet, champ longueur commence par la taille enoctets de ce champ (avec bit 8 forcé à 1) puis la longueur sur plusieurs octets (poids
fort d’abord)
• Une longueur de 51 (égal à 0x33) sera codée 0x33
• Une longueur de 192 (égal à 0xC0) sera codée 0x81 0xC0• Une longueur de 341 (égal à 0x155) sera codée 0x82 0x01 0x55
• Il existe aussi une autre méthode de codage du champ longueur qui n’a aucunelimitation
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Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Intérêt de l’ASN.1
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– facilité d’évolution des protocoles – génération automatique des encodeurs et décodeurs
Limite de l’ASN.1
– puissance de calcul importante monopolisée pour réaliser le codage
– codage compliqué avec un taux d'extension importantexemple : la suite de 3 bits 110 est codé03 -> Etiquette = Bit String 02 -> Longueur du champ à suivre05 -> Nombre de bits inutilisés dans le dernier octetC0 -> 1100 0000 => chaine de 3 bits = 110
Total : 32 bits !
65
X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007
Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
6.8. Gestion des « composants » et des transactions
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• Un message TCAP contient une partie transaction et une ou plusieurs partiescomposants
partie
transaction
partie composant
composant
2
composant
1
• sous-couche component : exécution de commandes à distancecomponent ou composant = élément d'information représentant une demande
d'action ou une réponse à cette demande
- invoke demande d’exécution d’une commande- return result commande bien réalisée- return error commande non exécutée
- reject demande incorrecte
- Remarque : on peut envoyer un invoke qui ne demande pas de réponse
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Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Gestion des transactions
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- TC_begin Ouverture d’une transaction
- TC_continue Poursuite de la transaction
- TC_end fin de transaction
• Référence de la transaction à chaque extrémité (éviter les collisions sur lesréférences)
• Les deux références sont indiquées dans le TC_continue
• Plusieurs composants peuvent utiliser la même transaction
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Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Exemple de transaction simple
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PSA Réseau SS7
TC_Begin(refA) Invoke (Id1)
PSB
TC_End(refA) Return_Result (Id1)
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Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Exemple de transaction structurée
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PSA
Réseau SS7
TC_Begin(refA) Invoke (Id1)
TC_Continue(refB,refA) Return_Result (Id1)
PSB
TC_Continue(refA,refB) Invoke (Id2) Invoke(Id3)
TC_Continue(refB,refA) Return_Result (Id2)
TC_End(refA) Return_Result (Id3)
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Dialogue non structuré
• Possibilité d’envoyer des messages en dehors d’une transaction
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y g
• Pas de référence de transaction
PSA
Réseau SS7
TC_Uni() Invoke (Id1)
PSB
TC_Uni() Invoke(Id1)
...
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Exemple de messagetransaction =TC_beginmessage type tag
message type length
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component type tag
component type length
invoke identity type tag
invoke identity type length
composant = invoke
référence de l'opérationinvoke identity
OID type tag
OID type length
OID code type d'opération :
MAP _ UPDATE _ LOCATIONdu protocole MAPversion 2
parameter type tag
parameter type length
parameter value
DTID type tag
DTID type length
Destination Transaction Identity
OTID type tagOTID type length
Originating Transaction Identityréférence de transactiongérée par l'origine
référence de transactiongérée par le destinataire
...
7. Synthèse
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MTP
TCAP
UserPart(TUP
SSUTR2ISUP)
MTP
PS PTS
SCCP
xAP
MTP
UserPart
PS
SCCP
MTP
TCAP UserPart
PS
SCCP
xAP
MTP
PTS
Signalisation associée circuit
User Part : applicatifs de traitement de l'appel téléphonique (y compris en international)
Signalisation non associée circuit
SCCP : échanges de signalisation en internationalen mode connecté ou non
TCAP : structuration des dialogues
xAP : Application Part (MAP, Mobile Application Part, INAP, Intelligent NetworkApplication Part,… )
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8. Références
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[Dub 99] Olivier Dubuisson, ASN.1 communication entre systèmes hétérogènes, Collection Technique etScientifique des Télécommunications, Editions Springer, 1999.
[MOD 90] Modarressi A.R. et Skoog R. A.,«Signaling System No. 7: A Tutorial», IEEE CommunicationsMagazine, Juillet 1990.
[RUS 00] Travis Russell, Signalling system #7 , 3rd edition, Mac Graw Hill, 2000
[MAN] R. Manterfield, Common Channel Signalling , , IEE Telecommunications series 26, 1991
[Rig] Claude Rigault, Principes de commutation numérique, Editions Hermès, 1998.
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RES 303Signalisation dans les réseaux
Cours 5 et 6. Architecture et procédures dans le réseau fixe de GSM
Xavier Lagrangedép. RSM 03/04ENST Bretagne
Sommaire
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1. Utilisation du SS7 dans le cas de GSM........................................ 1
2. Déroulement des fonctions de mobilité ...................................... 12
3. Déroulement des fonctions de communication........................... 29
4. Messages courts......................................................................... 38
5. Références ................................................................................. 45
6. Annexe : organisation des données ........................................... 46
1. Utilisation du SS7 dans le cas de GSM
5/11/2018 25974208 RES 303 Signal is at Ion Dans Les Reseaux - slidepdf.com
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1.1. Rappel sur l'architecture générale de GSM
• Un réseau GSM s’appelle un PLMN, Public Land Mobile Network
• Deux sous-réseaux principaux
- le réseau d’accès (BSS, Base station Sub System)- le réseau cœur (NSS, Network Sub System)
• Utilisation de la signalisation sémaphore SS7- au sein du NSS sur toutes les interfaces- à l’interface entre le BSS et le NSS (i.e. entre le BSC et le MSC)
1
X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
BSS NSS
HLRinterface A
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BTS
BTS
BTS
BSC
BTS
BTS
BSC
D
Abis
circuits de parole canal sémaphore SS7
PSTNE
C
G
MAP
ISUP
MSC VLR
MSC VLR
MAP
MAPMAP
BTS : Base Transceiver Station
BSC : Base StationController
MSC : Mobile-servicesSwitching Centre
HLR : Home LocationRegister
VLR : Visitor LocationRegister
2
X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.
Utilisation du SS7 pour GSM
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• La séparation entre MSC et VLR par une interface utilisant le SS7 n’est plusconsidérée : MSC/VLR = 1 équipement
• Utilisation du SS7 sur l’interface A entre le BSC et le MSC/VLR
• Utilisation du SS7 au sein du NSS- Chaque opérateur mobile déploie son propre réseau sémaphore- Les MSC/VLR et le HLR sont des PS du réseau sémaphore de l’opérateur - Un MSC/VLR d’un pays doit pouvoir dialoguer avec un HLR d’un autre pays
=> utilité de SCCP pour l’itinérance internationale (appellation globale)
• Protocole MAP (Mobile Application Part) spécifique au GSM dans le NSS pour lagestion de la mobilité et les messages courts (SMS)
• Réutilisation du protocole ISUP pour l’établissement des appels et les services
supplémentaires
3
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Rappel des interfaces
nom localisation utilisation
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Um MS--- BTS interface radio
Abis BTS--- BSC divers
A BSC --- MSC divers (interface BSS-NSS)
C GMSC --- HLR interrogation HLR pour appel entrant
C SM-GMSC --- HLR interrogation HLR pour message court entrant
S D VLR --- HLR gestion des infos d'abonnés et de localisation
S D VLR --- HLR service supplémentaires
7 E MSC --- SM-GMSC transport des messages courtsE MSC --- MSC exécution des handovers
G VLR --- VLR gestion des informations d'abonnés
F MSC --- EIR vérification de l'identité du terminal
MSC --- VLR divers (rarement conforme à la norme)
H HLR --- AuC authentification
B
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1.2. Interconnexion PLMN-RTC
P SPTS
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PS PS
PS PSPSHLR
PTS
MSC/VLR
CAA CAA
CAA
PLMN RTC
circuit de parole
canal sémaphore SS7
MSC/VLR
PLMN : Public Land Mobile NetworkRTC : Réseau Téléphonique Commuté (=PSTN, Public Switched Telephone Network)
• Les différents PLMN d’un même pays sont également interconnectés
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PS
PTS
RTC pays B
PS
PLMN pays B
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PTS
PS
PS
PS
PTS
PTS PTS
PS
PS
PS
réseau SS7international
RTC pays A
PTS
PSPS
PLMN pays A
PS
PS
PS
PS
PTS
PS
PS
Interconnexion de PLMN en international
Chaque PLMN est connecté – au réseau sémaphore SS7 international – au réseau téléphonique international par des circuits de parole
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1.3. Architecture en couches pour l'accès
• Principe de base : un terminal GSM est un terminal RNIS sans fil
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• L'interface A (entre BSC et MSC) utilise les couches basses de SS7MTP + SCCP en mode connecté
• La couche 3 est composée de plusieurs sous-couches- gestion de la ressource radio (RR, Radio Resource management) entre MS et
BSC- gestion de l’itinérance et de la sécurité (MM, Mobility Management) entre MS
et MSC- gestion des connexions (CM, Connection Management)
• La couche CM est composée de- contrôle d’appel (CC, Call Control) décalqué du RNIS [Q.931]- services supplémentaires (SS, Supplementary Services) décalquées du RNIS- service de messages courts (SMS, Short Message Service) défini pour GSM
• La BTS relaye tous les PDU de niveau réseau (sauf exception)
• La BSC relaye tous les PDU de niveau au dessus de RR
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CM CM
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CM CMMM MM
RR RR BSSAP BSSAP
SCCP SCCP
MTP3 MTP3
LAPDm
LAPDm
LAPD LAPD MTP2 MTP2
Ph Layer Ph Layer Ph Layer Ph Layer MTP 1 MTP1
MS radio/Um BTS Abis BSC A MSC
CM : Connection Management MM : Mobility Management RR : Radio Resource
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Identification des messages dans le cas d’un terminal filaire
S t
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Set up
numéro de port(référence ligne physique)
• Chaque ligne d’abonné correspond à un port sur le commutateur (répartiteur)• L’identification se fait de façon physique
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Identification des messages dans le cas d’un terminal mobile
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Set up
sur canal physique(par ex: slot 3, freq 41)
sur connexion SCCP(par ex: n° 27)
• Le mobile transmet les messages sur un canal physique radio
• Le MSC les reçoit sans avoir aucune référence aux aspects radio
• Table dans le BSC
BTS + Canal physique Connexion SCCP
15 et (slot 3, freq 41) connexion 27
… …
• Principe conservé dans l’UMTS
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1.4. Architecture en couches au sein du sous-réseau fixe
MAP MAP
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MAP MAPISUP ISUP TCAP TCAP
SCCP SCCP
MTP3 MTP3 MTP3 MTP3
MTP2 MTP2 MTP2 MTP2
MTP1 MTP1 MTP1 MTP1
CAA MSC/VLR HLR
Principes généraux
• Utilisation du SS7
• Etablissement des appels en réutilisant au maximum les protocoles classiques(ISUP)
• Protocole spécifique MAP utilisé pour l'itinérance, la sécurité
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2. Déroulement des fonctions de mobilité
- dialogues gérés par le protocole MAP dans le NSS
d l bil h MM M bilit M t
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- dans le mobile, couche MM : Mobility ManagementCM : Connection Management
- dialogues transparents au sein du BSS.
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2.1. Fonctions de sécurité
pour l'opérateur
A th tifi ti d l' b é
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Authentification de l'abonnéVérification d'une clé secrète stockée dans la carte SIM
=> Algorithme A3 et clé Ki secrète + nombre aléatoire RAND
pour l'usager
Confidentialité des informations utilisateursChiffrement voix, données et signalisation
=> Algorithme A5 et clé de chiffrement Kc (calculée à partir de Ki et RAND)
pour l'usager et l'opérateur
Confidentialité de l'identité de l'utilisateur allocation dynamique d'une identité temporaire transmise en mode chiffré
(TMSI, Temporary Mobile Subscriber Identity )
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Principe général de l'authentification
AUC
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Ki
A3
RANDRAND
SRES
SRES
SRES=SRES ?
A3
SRES
Ki
AUCGSMKi
Ki
AUC = Authentication Centre (généralement intégré dans le HLR)
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… Principe général de l'authentification
• Authentification du terminal par le réseau
• Algorithme A3 « à sens unique »
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Algorithme A3 « à sens unique »RAND : 128 bitsKi : 64 bitsSRES : 32 bits
(RAND, Ki) --- calcul simple ---> SRES
Il faut plusieurs centaines de milliers de couple (RAND, SRES) pour découvrir Ki
• Avec un couple (RAND,SRES) pour un mobile donné fourni par le centred’authentification, tout équipement peut authentifier le mobile en question
• Dans l’UMTS, authentification mutuelle :- du terminal par le réseau
- du réseau par le terminal
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Principe général du chiffrement
RAND début de
communication
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Ki
A8
Kc
Algorithme de création de la clé
A5 Algorithme de chiffrement
Numéro FN (Frame Number ) de trame incrémenté toutes les 4,615 ms
données àtransmettre sur
burst courant
données chiffrées pour burst courant
séquence de chiffrement
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… Principe général du chiffrement
• Constitution d’une clé de chiffrement (secrète) à partir de RAND
• Clé identique pendant toute la communication
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Clé identique pendant toute la communication
• Clé renouvelé à chaque nouvelle communication (=> authentification à chaquecommunication)
• Toutes les données de sécurité sont contenues dans
(RAND, SRES, Kc) = Triplet de sécurité
• Séquence de chiffrement varie à chaque nouvelle trame TDMA- Compteur FN (Frame Number) : 0 à 2 715 647- Incrémenté à chaque nouvelle trame
- Période : 2 715 647 * 4,1615 ms soit 3h 30 mn• Algorithme A5 dans le terminal et dans la BTS
- même famille d’algorithmes dans tous les terminaux et les réseaux- Algorithme A5/1 : traditionnel- Algorithme A5/2 : moins protégé
- Algorithme A5/3 : plus résistant (normalisé, non utilisé, brevets Mitsubishi)
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Gestion des triplets
AUCVLR HLR
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Ki
A3 A8
RAND
RAND SRES Kc Triplet
RAND SRES K c
RAND SRES K c
RAND SRES K c
RAND SRES K c
RAND SRES K c
• Transmission de 5 triplets en un seul message MAP
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Déroulement de la procédure
terminal MSC/VLRBTSSIM
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RAND SRES Kc
RAND
A8 A3
Ki
SRESKc = ?
Cipher_mode_command
A5
Kc
terminal MSC/VLRAutenticate (RAND)
Autenticate response (SRES)
Cipher_mode_complete
A5
BTS
Kc
SIM
Kc
Cipher_mod…
RAND
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Conclusions
SIM
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MS
IMSI
Ki A3
A8
Kc
RAND
SRES
TMSI
IMSI
A3
TMSI
IMSI
Kc
Ki
A8
A5
HLR/AUCVLR BTS
S
Kc
A5
Kc
(Sur fond gris, les données variant dans le temps)
– Coté réseau, les données de sécurité sont dans l’AuC
– Coté mobile, les données de sécurité sont toutes dans la carte SIM
– Il est possible que chaque opérateur développe ses propres algorithmes A3 et A8
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2.2. Mise à jour de localisation
Mise à jour de localisation = Location updating procedure (Inscription)
– La mise à jour de localisation se fait lorsque le mobile change de zone de
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j q glocalisation
– Possibilité de mise à jour périodique
Différents cas de mise à jour de localisation
– Nouvelle zone dépend du même VLR=> procédure rapide sans action sur le réseau fixe=> authentification éventuelle
– Passage dans un nouveau VLR=> échange de messages SS7 sur le réseau fixe (procédure plus longue)=> authentification et chiffrement quasi obligatoire=> allocation d'un nouveau TMSI
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Première mise sous tension
• Le mobile ne dispose pas de TMSI, il utilise l’IMSI
• Le réseau doit authentifier le mobile : le VLR demande des triples de sécurité auHLR
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HLR
• La mise à jour de localisation consiste à faire deux opérations imbriquées :- informer le HLR que le mobile se trouve dans un VLR donné- transférer le profil de l’abonné du HLR vers le VLR
• Les deux opérations constituent une même transaction
• Allocation d’un TMSI en fin de procédure
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MS
MM LOCATION UPDATING REQUEST (IMSI)
COMPLETE L3 I NFO .[LOC. UPD.]
MSC/VLR HLR BSS
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Invoke TC_Begin
Invoke TC_Continue
Return ResultTC_Continue
Return ResultTC_End
MAP _ SEND _ AUTHENTICATION _ INFO ack
MAP _ UPDATE _ LOCATION
MAP _ INSERT _ SUBSCRIBER _ DATA
MM TMSI-REALLOCATION COMMAND
MM LOCATION UPDATING ACCEPT
MM TMSI-REALLOCATION COMPLETE
MAP _ SEND _ AUTHENTICATION _ INFO
MM AUTHENTICATION REQUEST
MM AUTHENTICATION RESPONSE
RR CIPHERING MODE COMMAND
RR CIPHERING MODE COMPLETE
BSSMAP CIPHER MODE COMMAND
MAP _ UPDATE _ LOCATION ack
MAP _ INSERT _ SUBSCRIBER _ DATA ack
BSSMAP CIPHER MODE COMPLETE
Première mise à jour delocalisation
avec identité complète IMSI
Changement de VLR
• Le mobile se trouvait dans une cellule dépendant du old VLR et passe dans unecellule dépendant d’un nouveau VLR.
• Le TMSI était alloué par l’ancien VLR Seul le old VLR peut identifier le mobile
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Le TMSI était alloué par l ancien VLR. Seul le old VLR peut identifier le mobile(i.e. retrouver l’IMSI)
• Pour que le nouveau VLR connaisse l’ancien VLR, le mobile indique l’anciennezone de localisation où il se trouvait (old LAIOld pour Location Area Identity )
• Au niveau de chaque VLR, est stocké une table de correspondance- zone de localisation <-> identité du VLR
• Le profil de l’abonné est systématiquement transféré depuis le HLR (pour éviter la
propagation d’erreurs dans le profil)• Pour une bonne gestion de la mémoire des VLR, il faut effacer le profil dans
l’ancien VLR.
• Allocation quasi systématique d’un TMSI en fin de procédure
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COMPLETE L3 I NFO .[LOC. UPD.]
MM LOCATION UPDATING REQUEST (TMSI,LAIold)
MAP SEND IDENTIFICATION (TMSI)
MSC/VLR HLR MSold VLR BSS
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MAP _ SEND _ IDENTIFICATION (TMSI)
MAP _ CANCEL _ LOCATION
MAP _ SEND _ IDENTIFICATION ack (IMSI, RAND, SRES, KC)
MM LOCATION UPDATING ACCEPT
MM TMSI-REALLOCATION COMPLETE
MM AUTHENTICATION REQUEST
MM AUTHENTICATION RESPONSE
RR CIPHERING MODE COMMAND
RR CIPHERING MODE COMPLETE
BSSMAP CIPHER MODE COMMAND
BSSMAP CIPHER MODE COMPLETE
MM TMSI-REALLOCATION COMMAND
MAP _ UPDATE _ LOCATION
MAP _ INSERT _ SUBSCRIBER _ DATA
MAP _ UPDATE _ LOCATION ack
MAP _ INSERT _ SUBSCRIBER _ DATA ack
MAP _ CANCEL LOCATION ack
Mise à jour de localisationdans le cas d'un changement
de VLR
Exercice : compléter le schéma suivant
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Mise à jour de localisationsans changement de VLR
• L'authentification n'est pas obligatoire
• Il peut y avoir réallocation d'un TMSI
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Itinérance internationale
• Le mobile va dans un pays étranger Réseau visité : VPLMN pour Visited PLMN
Réseau nominal : HPLMN pour Home PLMN
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• Le mobile fait une mise à jour de localisation de façon habituelle
• En général,- le réseau ne peut pas déterminer l’ancien VLR à partir de l’identité de
l’ancienne zone de localisation- le mobile indique explicitement son IMSI
• Construction de l’appellation globale à partir de l’IMSI du mobile
• Question : le HLR du réseau visité est-il concerné par la mise à jour delocalisation ?
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HLR
PLMN 1
c+e d+f
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BSS
Liaison sémaphore
MS
VMSC
PLMN 1
PTS
PLMN 2
réseau SS7international
PS
PS
a
b
c+e
c+e
c+e
d+f
d+f
d+f
g
h
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3. Déroulement des fonctions de communication
3.1. Appel Sortant
BSS MSC/VLR PHONEMS
CAA ouMSC …
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COMPLETE L3 INFO[CM_REQUEST]
(TMSI)
CC ALERTING
IAM (CIC,n°tel)
authentification
CC SET_UP(called ISDN Number)
CC CALL_PROCEEDING
R
I
N
G
ACM (CIC)
CC CONNECT
ANM (CIC)
CC CONNECT_ACKNOWLEDGE
décroché
chiffrement
modification
ressource radio
29
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Appel sortant international
HLR
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Liaison sémaphore
Liaison usager
BSSMS
VMSC/VLR
a
CAA
c
Pays P3CTI
CTI
PTS
PLMN 1(HPLMN)
PLMN 2(VPLMN)
CTI
réseau SS7international
réseautéléphoniqueinternationalPS
PS
b
c
c
c
30
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3.2. Appel Entrant
HLR
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MS BSS MSC/VLR GMSC CAA
2
1
3
4
7MSISDN
I M S I
M S R N
M S I S D
N
M S
R N
5
6
MSRNTMSI
Principe simplifié de l'appel arrivé (ou entrant)
• Pour établir un appel téléphonique (protocole ISUP), il faut un numéro detéléphone dont les premiers chiffres donnent la localisation du demandé
• A chaque MSC/VLR est affecté une plage de numéros de roaming ou MSRN,Mobile Station Roaming Number, utilisé pendant les quelques secondes del’appel vers un mobile
31
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BSS MSC/VLR GMSC
MS
HLR LE
SEND_ROUTING_INFO(MSISDN)PROVIDE_ROAMING_NUMBER
(IMSI)
IAM :Set_up
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CC ALERTING
IAM (CIC,MSRN)
CC SET_UP
(calling Number)
R
I
N
G
ACM (CIC)
CC CONNECT
CC CONNECT_ACKNOWLEDGE
décroché
PROVIDE_ROAMING_NUMBER Ack
(MSRN) SEND_ROUTING_INFO Ack
(MSRN)
RR Paging
RR Paging result
(TMSI)
CC CALL_CONFIRMED
ANM (CIC)
ACM
authentification
chiffrement
modification
ressource radio
32
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Appel entrant international
HLR
PLMN 1(HPLMN)
réseau
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Liaison sémaphore
Liaison usager
BSSMS
VMSC/VLR
CAA
Pays P3CTI
CTI
PTS
PLMN 2(VPLMN)
CTI
réseau SS7international
réseautéléphoniqueinternationalPS
PS
GMSC
• Grâce au MSRN, les CTI (commutateurs de transit internationaux) routent l’appelvers un mobile sans aucune modification de leur pile protocolaire
• Apparition de l’effet trombone
33
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3.3. Appel mobile-mobile
L'effet trombone existe aussi en appel mobile-mobile
Pays 2 Pays 1
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MSC/VLR
GMSC
VMSC/VLR
VPLMN de B
HPLMN de B (et de A)(=IPLMN)
HLR
a
b
c
d
e
f
A
B
a
circuit
signalisation
34
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Routage optimal
IPLMN
Pays 2 Pays 1
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GMSC/VLR
VMSC/VLR
HPLMN de B (et de A)
circuit
signalisation
HLR
b
c
d
e
f
IPLMN
a
A
B
VPLMN de B
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3.4. Fin de communication
BSS MSC/VLR PHONE
MS
CAA ouMSC …
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REL (CIC)
DISCONNECT
RELEASE
RLC (CIC)
RELEASE COMPLETE
Raccroché par l'abonné mobile
36
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BSS MSC/VLR PHONEMS
CAA ouMSC …
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REL (Release)
DISCONNECT
RELEASE
RLC (Release comp)RELEASE COMPLETE
Raccroché par le poste fixe
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4. Messages courts
4.1. Le service de message courtsTransmission d'un message court de 160 caractères entre un serveur et le mobile
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Transmission d un message court de 160 caractères entre un serveur et le mobile[GSM 03.40]
SC : Service Center (SM-SC, Short Message Service Center)
– possibilité de stockage des messages en cas d'indisponibilité du mobile demandé
– réseau capable d'avertir le SC de la disponibilité d'un mobile
– horodatage des messages par le SC
Remarques
– le transfert de messages courts peut se faire en cours de communication sansallocation supplémentaire de ressource radio
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Classes de message
0 message destiné au mobile, affichage immédiat et acquittement immédiat (pasnécessairement stockage ni dans carte SIM, ni dans terminal)
1 message à stocker destiné au mobileacquittement si stockage possible dans terminal ou carte SIM
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acqu tte e t s stoc age poss b e da s te a ou ca te S
2 message destiné à la carte SIM et acquittement positif si stockage dans la carte
3 message destiné à un terminal externe mais acquittement dès que le messagepeut être stocké dans le mobile
Applications possibles
– messagerie bi-directionnelle – services supplémentaires non structurés
transmission de consommation de taxes téléphoniques en temps réel
– programmation/lecture à distance de carte SIM
(pour carte SIM avec communications pré-payées)
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Transmission des messages courts dans le réseau
• Messages courts transportés dans des messages MAP
• Utilisation de la signalisation sémaphore non associée circuit (économie)• Il n’y a pas besoin de numéro de roaming
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4.2. Transfert sortant d'un message court
Le mobile est authentifié s'il est n'est pas en communication
SMS
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authentification etchiffrement
SMS-
IWMSC
SMS CP-ACK
SCMS BSS VMSC/VLR HLR
SMS CP-DATA[RP-DATA]
accès et allocation canal
libération
MAP _ FORWARD _ SHORT _ MESSAGE
MAP _ FORWARD _ SHORT _ MESSAGE ack
stockage dumessageSMS CP-ACK
SMS CP-DATA[RP-ACK ]
Transfert d'un message court par un mobile
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4.3. Transfert entrant d'un message court
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SMS-GMSC
MAP _ SEND _ ROUTING _ INFO _ FOR _ SM
SCMS BSS VMSC/VLR HLR
Transfert du message
MAP SEND ROUTING INFO FOR SM ack
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compte-rendud'expédition
MAP _ SEND _ ROUTING _ INFO _ FOR _ SM ack
MAP _ FORWARD _ SHORT _ MESSAGE
MAP _ FORWARD _ SHORT _ MESSAGE nack
RR PAGING REQUEST
PAGING
RR PAGING REQUEST
PAGING
MAP _ REPORT _ SM _ DELIVERY _ STATUS
MAP _ REPORT _ SM _ DELIVERY _ STATUS ack
Transfert d'un message court sans succès vers un mobile
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SMS-
IWMSC
SCMS BSS VMSC/VLR HLR
accès et allocation canal
MM LOCATION UPDATING REQUEST
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alerte
suite de l'inscription
COMPLETE L3 I NFO.[LOC . UPD.]
MAP _ READY _ FOR _ SM
MAP _ READY _ FOR _ SM ack
MAP _ ALERT _ SERVICE _ CENTRE
MAP _ ALERT _ SERVICE _ CENTRE ack
transfert message court suivant procédure
Réveil d'un mobile après échec d'un message court
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5. Références
[Ebe 99] J. Eberspächer & J.H. Vögel, GSM Switching, services and protocols, Editions John Wiley, 1999.[MoP 92] M. Mouly, M.B. Pautet, The GSM system for Mobile communications, Publié par les auteurs, 1992
(http://perso.wanadoo.fr/cell.sys/index_fr.htm).
5/11/2018 25974208 RES 303 Signal is at Ion Dans Les Reseaux - slidepdf.com
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GSM 09.02 : TS 100 974, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Mobile Application Part (MAP) specification, version 6.1.1 Release 1997, 1998-08
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6. Annexe : organisation des données
6.1. Identités et numéros
Identité de l'abonné
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Identité de l abonné
IMSI : International Mobile Station Identity (au plus 15 chiffres)
MCC : Mobile Country Code 3 chiffres (France = 208)MNC : Mobile Network Code 1 ou 2 chiffres (FT = 01, SFR = 10, Bouygues = 20)MSIN : Mobile Subscriber
Identification Number jusqu'à 11 chiffres.(comprend le numéro de HLR)
Numéro de l'abonné
MSISDN : Mobile Station ISDN Number CC : Country Code jusqu'à 3 digits (France = 33)NDC : National Destination code (FT = 607 et 608, 68x,
SFR=603, 609 et 61x, Bouygues = 66x)SN : Subscriber Number (France = 6 chiffres)
(comprend le numéro de HLR)
46
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6.2. Données liées à la mobilité
TMSI : Temporary Mobile Station Identity (au plus 4 octets)
LAI : Location Area Identity MCC : Mobile Country Code cf. IMSIMNC : Mobile Network code cf. IMSI
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MNC : Mobile Network code cf. IMSILAC : Location area code jusqu'à 2 octets
Identité temporaire : TMSI (+ LAI)
MSRN : Mobile Station Roaming Number numéro de roaming permettant de réutiliser les protocoles téléphoniques
classiques pour un appel vers un mobile (ISUP, SSUTR2, TUP)
à noter aussi
Handover Number :
numéro de handover permettant au "MSC ancre" d'appeler le nouvel MSC par appel téléphonique normal pour établir un circuit de parole
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6.3. Tableau récapitulatif
Sigle Signification Mémo-risation
connude l'uti-lisateur
Utilisé par le réseau
IMSI International MobileStation Identity
SIM,HLR,VLR
N Pendant l'inscription, les appels sauf sur l'interface radio
5/11/2018 25974208 RES 303 Signal is at Ion Dans Les Reseaux - slidepdf.com
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TMSI Temporary Mobile StationIdentity
SIM, VLR N Sur l'interface radio, pour l'inscription etles appels
IMEI International MobileEquipement Identity
terminal,EIR
N Pour l'inscription et les appels suivantle paramétrage du réseau
MSISDN Mobile Station ISDNNumber
HLR,VLR O Converti en IMSI par le HLR
MSRN Mobile Station RoamingNumber
VLR N Alloué par le VLR au GMSC (via leHLR) pour router l'appel arrivée
PIN Personnal IdentificationNumber
SIM O Clé totalement locale à la stationmobile
Ki Authentication key SIM,AUc (HLR) N Jamais transmis dans le réseau
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