Pr. O.CHAKKOR 2015-2016

Génie des Systèmes de Télécommunications et Réseaux

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Architecture du réseau GSM Partie -1

Global System for Mobile Communications

Plan du cours

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1. Architecture du GSM BTS.

NSS, MSC, HLR, VLR, AUC, EIR, OMC

Concept cellulaire

Liaison MW, louées

BSC et XCDR

Spectre, Fréquences / Canaux / Bandes

Interface radio

Multiplexage temporel et fréquentiel TDMA, FDMA

Réutilisation des fréquences et interférences

2. Les Interfaces du GSM 3. Sécurité Réseau GSM: authentification et confidentialité 4. Les Canaux et Trames du réseau GSM

Architecture du réseau

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Architecture du réseau BSS, Base Station Subsystem

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• Gérer l’accès au réseau via l’interface air

Base Station Subsystem Network SubSystem

BSC: Base Station Controller

BTS: Base Transceiver Station

MSC (contrôleur)

MS: Mobile Station

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Station Mobile, MS

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BTS, station de base

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• BTS (Base Transceiver Station): station de base d’émission et de réception.

• Assure couverture radio d’une cellule (rayon de 200m à ~30 km)

• Porteuse(s) radio, 8 canaux plein débit par porteuse.

• Prend en charge: modulation/démodulation, correction des erreurs, cryptage des communications, mesure qualité et puissance de réception

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3 secteurs = minimum 3 antennes et

3 TRX (ensemble émetteurs récepteurs à 1 fréquence porteuse)

= minimum 1 TRX / secteur (secteur = cellule)

1

3 2

BTS, la station de base

BTS, la station de base

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Liaisons MW / LL

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BSC

BTS

BTS BTS

MSC MS

BTS BTS

Direct

Liaisons hertziennes

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• 15 GHz 30 km

• 23 GHz 10 km

• 38 GHz 2 km

• 58 GHz 500 m

Liaisons par lignes louées

• Utilisation d’une ligne de cuivre HDSL.

• Débit de 2 Mbit/s.

• Qualité indépendante de la météo.

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BSC, contrôleur de station de base

BSC (Base Station Controller) pilote un ensemble de station de base.

C’est un carrefour de communication: * concentrateur de BTS * aiguillage vers BTS destinataire

Gestion des ressources radio: affectation des fréquences, contrôle de puissance…

Gestion des appels: établissement, supervision, libération des communications, etc.

Gestion des Handover (HO, transferts intercellulaires )

Interfaçage entre BTS et MSC

Mission d’exploitation.

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XCDR: Transoceur 1/3

• Le transcodeur (XCDR): Equipement de traitement numérique de signal pour le codage/décodage de la

voix selon la norme GSM.

Fonctions: • Le transcodeur de la voix est l’interface entre les

canaux 64 kbit/s PCM dans le réseau fixe et les canaux 13 kbit/s vocoder (22.8 kbit/s après codage du canal) utilisé dans l’interface aire.

pour minimiser la quantité d’information transporté via l’interface (bande passante).

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XCDR: Transcodeur

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XCDR: Transcodeur 2/3

• Le transcodeur peut multiplexer 4 canaux de trafic en un seul canal 64 Kbit/s (TS: time slot).

• Une liaison E1/T1 peut supporter 4 fois le nombre des canaux. Ceci nous permet de réduire le nombre des liens E1/T1 .

N.B : 1 E1/T1 = 32 TS (2 pour signalisation et maintenance)

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XCDR 30 x 64 Kb/s 120 x 16 Kb/s

MSC BSS

XCDR: Transcodeur 3/3

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NSS, Network SubSystem

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Sous système radio

BSC

BSC

Réseau téléphonique

Commuté (RTC)

Sous système réseau

MSC: Mobile Switching Center

MSC distant VLR

VLR: Visitor Location Register

HLR: Home Location Register

AUC: Authentifica- tion Center

EIR: Equipment Id. Register

MSC: Mobile Switching Center

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• MSC (Mobile Switching Center) commutateur numérique en

mode circuit -Oriente les signaux vers les BSC.

-Établi la communication en s’appuyant sur les BD.

• Assure l’interconnexion avec les réseaux téléphoniques fixes (RTC, RNIS), les réseaux de données ou les autres PLMN

• Assure la cohésion des BD du réseau (HLR, VLR)

• Participe à la gestion de la mobilité

• Gère l'établissement des communications entre un mobile et un autre MSC, la transmission des messages courts SMS et l'exécution du handover.

HLR: Home Location Register

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HLR : Base de données contenant les informations relatives aux abonnés:

1. Données statiques: IMSI (International Mobile Subscriber Identity) Identité invariante de l'abonné, no d’appel, type abonnement…

2. Données dynamiques: localisation, état du terminal… Le HLR sert de référence pour tout le réseau. Dialogue permanent entre le HLR et les VLR.

Mémorise le VLR où l’abonnée est connecté (même à l’étranger)

VLR: Visitor Location Register 1/2

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VLR : Base de données locale des visiteurs - En général, un VLR par MSC

Caractéristiques des mobiles itinérants dans sa zone de service:

Contient les informations relatives aux abonnés

présents dans la Location Area Code(LAC)

associée - Même info que dans HLR + identité temporaire (TMSI)

+ localisation.

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• Mis à jour du VLR à chaque changement de cellule d’un abonné.

• Données mémorisées par le VLR sont similaires aux données du HLR, mais concernent seulement les abonnés mobiles présents dans la zone considérée.

VLR: Visitor Location Register 2/2

AUC: AUthentification Center

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• AUC (AUthentification Center) contrôle l’identité des abonnés et assure les fonctions de cryptage.

• Authentification de l’abonné:

- Subscriber Identity Module (carte SIM) contient plusieurs clés secrètes.

• Cryptage des données au niveau du terminal

EIR: Equipment Identity Register

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• EIR (Equipment Identity Register) empêche l’accès au réseau aux terminaux non autorisés (terminaux volés, base de données des terminaux (liste noire ou blanche))

• A chaque terminal correspond un numéro d’identification: le IMEI (International Mobile Equipment Identity)

• A chaque appel, le MSC contacte le EIR et vérifie la validité du IMEI

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• Services Intelligents (prépayé, services personnalisés, sécurité, ...) • Possibilité d'avoir des services fournis par des providers externes (c)

Olivier Guyot, Nokia

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L’OMC: Operating and Maintenance Center

1. Gère les MSC et BSC (X25-signaleurs OML)

• Mise à jour. • Consultation. • Gestion Maintenance.

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Taille des Infrastructures

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• Un opérateur :

– ± 50 MSC

– 1 MSC contrôle ± 20 BSC

– 1 BSC contrôle ±40 BTS