RES 303 Signalisation Dans Les réseaux

RES 303 Signalisation dans les réseaux

Majeure Réseaux

dép. RSM TELECOM Bretagne

Signalisation dans les réseaux Cours 1 à 4. Signalisation sémaphore Cours 5 et 6. Architecture et procédures dans le réseau fixe de GSM Cours 7 et 8. Réseaux intelligents

RES 303 Signalisation dans les réseaux Cours 1 à 4. Signalisation sémaphore

Xavier Lagrange dép. RSM 02/08 TELECOM Bretagne

Sommaire

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

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 des

abonnés

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.

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

autres centraux

TRADUC- TEUR

RESEAU DE

CONNEXION

TAXEURENRE- GISTREUR

MAINT. EXPL.

JONCTEURSUnité de Raccor-dement d'Abonnés

Unité de Commande


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 1voie 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)


La transmission PDH

• Possibilité de re-multiplexer des circuits déjà multiplexés (PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy)

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


La transmission SDH

• Utilisation généralisée de la SDH (SDH, Synchronous Digital Hierarchy)

• Transmission dans une trame Indication de la voie i par un système de pointeur

pointeurs

Unité administrative (information utile)

Unité administrative précédente

261 octets9 octets

9 ra

ngée

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 155,52

Mbit/s 5 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.

• L’ensemble des circuits entre 2 commutateurs multiplexés sur le même support s’appelle un faisceau.

Circuits

Circuits

Faisceau

• Remarque : vision simplifiée de la transmission (possibilité de boucle SDH avec multiplexeurs à insertion et extraction ou ADM, Add Drop Multiplexer).

ADM ADM

ADM ADMboucle SDH


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


2. Caractéristiques de la signalisation voie par voie

Unité de commande

RESEAU DE

CONNEXIONURA

Unité de commande

RESEAU DE

CONNEXIONURA

45817457

• Signalisation voie par voie (in-band signalling) : la signalisation d’appel se fait sur la même 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 de tonalités (MF Socotel,… )


3. Principes généraux de la signalisation sémaphore

3.1. Définition

Unité de commande

URA

Unité de commande

URA

45817457 sur 3

PS PScanal sémaphore

3

• Signalisation sémaphore (common channel signalling) : voie dédiée qui achemine la signalisation 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 support physique

- PS : Point sémaphore (SP, Signalling Point) = source et puits de signalisation


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 de

communications téléphoniques)

• signalisation non associée circuit échange de signalisation pur (e.g. dialogue entre bases de données)


3.2. La signalisation SS7

SS7 : signalisation sémaphore n°7 = signalling system n°7 Beaucoup de variantes dans la dénomination

CCS7 : Common channel signalling number 7 CCITT 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, ni déséquencement)


3.3. Réseau SS7 Réseau à commutation par paquets spécialisé dans la transmission de signalisation

PS : Point sémaphore = point terminal du réseau SP : Signalling Point

PTS : Point de Transfert Sémaphore = commutateur de messages de signalisation STP : 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


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’intermédiaire de 2 PTS au plus (en l’absence de panne)


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, Circuit Identification Code)

Mode Associé

• commande des circuits entre commutateurs par des messages circulant sur un canal sémaphore reliant ces commutateurs (i.e. les PS)

PS PS

Circuits de parole

Canal sémaphore


Mode non associé

• commande des circuits entre commutateurs par des messages circulant dans le réseau sémaphore par des PTS quelconques

PS PS

Circuits de parole

Canal sémaphore Canal sémaphorePTS PTS

message 1

message 2


Mode quasi associé

• commande des circuits entre commutateurs par des messages circulant dans le réseau sémaphore par des PTS pré-déterminés (et invariants)

PS PS

Circuits de parole

PTS PTS

message 1

message 2


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 vraiment un canal sémaphore

PTS

PS PS


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 1Niveau 2

Niveau 3

N 2

Niveau 3

Niveau 1Niveau 2

Niveau 3

PS PTS PSL1L2L3

L7

OSI

M T P

User Part

User Part

N 2N 1 N 1


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


4.2. MTP niveau 1

Terminal sémaphore

Bloc de

commutation numérique

Autres voies

Liaison de transmission multiplexée

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


4.3. MTP niveau 2 Service rendu

• Transfert fiable des messages de signalisation entre équipements reliés par un canal sémaphore (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 cyclique préventive

• Défini dans recommandation Q.703


Format général de la trame

Dernier transmis

Premier transmis

Fanion Redondance de 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 Information Octet) : équivalent d’un SAP (Service Access Point) mais devrait être au niveau supérieur

• Trois types de trames discriminés par le champ longueur LI


Format détaillé de la trame

Dernier transmis

Premiertransmis


Information (≤272 octets)

SIO spare

LI FIB

FSN BIB

BSN Fanion

01111110 16 bits 8 bits 2 b

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 Bit bit qui change d’état à chaque ré-émission de la même trame (pas vraiment d’équivalent dans HDLC)

• BIB : Backward Indicator Bit bit qui change d’état en cas de détection d’erreur (vague équivalent de la trame REJ

d’HDLC) 23 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.

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


Trame de remplissage

Dernier transmis

Premier transmis


spare

LI=0 FIB

FSN BIB

BSN Fanion

01111110 16 bits 2 b

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 de contrôle !!!

- surveillance permanente du taux d’erreur de la liaison - traitement des trames reçues à faire en permanence


Trame d’état du canal

Dernier transmis

Premier transmis


Champ d’état

spare

LI FIB

FSN BIB

BSN Fanion

01111110 16 bits 8 bits 2 b

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 du canal)

- échange initiale de trames d’état jusqu’à un total de 216 octets - 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 lequel l’alignement est possible


Trame de message

Dernier transmis

Premiertransmis


Information (≤272 octets)

SIO spare

LI FIB

FSN BIB

BSN Fanion

01111110 16 bits 8 bits 2 b

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 LI est mis à la valeur 63

• Echange des messages sur la liaison


Mécanisme de surveillance du taux d’erreur

• surveillance par chaque noeud du taux d’erreur pour toutes les liaisons qui y aboutissent

• gestion d’un compteur C par liaison réception 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


4.4. MTP 3 Service rendu

• Orientation des messages de signalisation

Discrimination

Distribution

Acheminement

User Part 1 User Part 2

MTP 3

MTP 2

(fonction PS+PTS)

• Gestion du réseau sémaphore


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 son réseau 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


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


Format des messages de niveau 3

Information SLS OPC DPC SIO

4 bits 14 bits 14 bits Mis dans MTP2

• 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 et DPC

• 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


Exemple de partage de charge

Objectif du partage de charge : répartir de façon statistique la charge entre les différents chemins possibles ; en cas de panne, rapatrier le trafic sur les chemins en fonctionnement

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 ADFC Rupture liaison E-C

trafic de A vers C, SLS = xxxx chemin ADFC


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 éventuelles d'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)


5. Les sous-systèmes utilisateurs

5.1. Présentation • Signalisation de commande des appels téléphoniques nationaux et internationaux

avec 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 analogique moins riche en services

• SSUTR2 ,Sous-Système Utilisateur Téléphonique R2 Version française (France Télécom) de TUP enrichie en services

• ISUP, ISDN User Part (ou SSUR, Sous-Système Utilisateur RNIS) Protocole le plus utilisé


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 couches Le 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 associée circuit)

Ensemble des paramètres Type de

messageSp. CIC Etiquette de

routage

niveau MTP3

Source : d’après [Q.723]


Etablissement d’appel national

• Utilisation d’une première table donnant le faisceau à utiliser à partir du numéro de téléphone du demandé

• Utilisation d’une deuxième table donnant le code de point sémaphore du PS correspondant au commutateur relié au faisceau utilisé

Set Up (Numéro demandé)

terminal CAA CAA

Call Proceeding Set Up

terminal

interface RNISPS PS

IAM (n° demandé,CIC)

interface RNISSS 7

Analyse numéroDétermination du faisceauRéservation circuit dans faisceau -> CICDétermination DPC


RLE


terminal CAA CAA

Call Proceeding Set Up Call Proceeding

terminal

conversation

AlertingAlerting

ConnectConnect Connect Acknowledge

Connect Acknowledge

interface RNISPS PS


ACM (CIC)

ANM (CIC)

interface RNISSS 7


Etablissement d’appel infructueux

• Nombreuses possibilités de traitement des cas d’échec (cf. services supplémentaires)


terminal CAA CAA

Call Proceeding

terminal

ReleaseRelease Complete

interface RNISPS PS


REL (CIC)

interface RNISSS 7

RLC (CIC)


Raccroché

terminal CAA CAA terminal

interface RNISPS PS

interface RNIS

Disconnect

Disconnect



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.


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, on procède par bonds successifs (non utilisation de l’accessibilité totale)


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


5.2. Equivalence SSUTR/ISUP

ISUP SSUTR2Sigle signification sigle signification explicationIAM Initial Address

Message MIF Message Initial

d'adresse avec Facilités

message d'appel contenant n°demandé

ACM Address CompleteMessage

ACF adresse complète Acquittement signifiant que le poste demandé

sonne ANM ANswer Message RIU réponse décroché du demandé

RAU raccroché raccroché du demandé REL RELease FIU fin d'information de

l'usager fin de communication du

demandeur RLC ReLease Complete LIG libération de garde acquittement de la fin de

communication


5.3. Interconnexion des réseaux SS7 Le Problème de l'adressage

PTS

PS

PSPS

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

passerelle SS7

internationale

47

240 476

22

PSPS

Ecriture des codes PS internationaux en décimal : 2–016–0 -> 42243b 8b 3b


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 CTI Code 00 => faisceau vers CTI => code de point sémaphore du CTI français

2- Etablissement d'un circuit du CTI français vers un CTI allemand Code 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 central

demandé


… 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


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 SS7 différents ?

• Comment disposer d’un mode connecté ?

Réponse : couche supplémentaire SCCP


6.2. Services offerts par SCCP SCCP = Signalling Connection Control Part

Sous-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


Contrôle du routage

Contrôle du modeorienté connexion

Contrôle du modesans connexion

GestionSupervision

MTP

SCCP

Couches supérieures


6.3. SCCP et appellation globale Utilisation de l’appellation globale

• Service rendu par SCCP : transport de signalisation non associée circuit (sans numéro de téléphone et sans code circuit) en international

• Principe : ajout d’un numéro de téléphone artificiel appelé Appellation Globale ou Global 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.

Addrdest.

• L’appellation globale peut être omise si c’est inutile


Exemple d’utilisation de l’appellation globale

Données Données DonnéesDPC DPC DPCOPC OPC OPC+49 241... +49 241... +49 241... F int D F int D

PS PS PS PSRéseau SS7français

Réseau SS7international

Réseau SS7allemand

• Exercice : compléter les codes de points sémaphore en supposant que le PS 476 français envoie un message au PS 22 d’Allemagne (en reprenant l’exemple en 5.4)


Exemple de traduction

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 2101481234 Mobile Country Code : 208 Mobile Network Code : 10 Mobile Subscriber Identification Number : 2101481234

Traduction de l’IMSI en Appellation Globale

208 =>

33

10 => 609

2101481234 = 2101481234


6.4. SCCP en mode non connecté • 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)


6.5. SCCP en mode connecté 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)


Etablissement et identification des connexions

• 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


Transmission de données sur une connexion établie

• 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


Libération d’une connexion

• Par sécurité, les messages de libération contiennent les deux références

PSA Réseau SS7

Released (refB, refA)

Release Complete (refA, refB)

libérationidentificateurde connexion

PSB

décision libérationconnexion ref A

chercher refBà partir refA

libérationidentificateurde connexion

temporisationtemporisation


Format général des trames SCCP

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 FPointeur du paramètre M

Pointeur du paramètre P

Pointeur de début de partie facultativeIndicateur de longueur du paramètre M

Paramètre M

Indicateur de longueur du paramètre P

Paramètre P

Nom du paramètre = XIndicateur de longueur du paramètre X

Paramètre X

Nom du paramètre = ZIndicateur 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


6.6. Structuration des dialogues par TCAP TCAP = Transaction Capabilities Application Part

Sous-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 dialogues dialogue = 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


6.7. Présentation de l’ASN.1 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]


Exemple de spécification en ASN.1

(extrait de GSM 09.02) DEFINITIONS ::= BEGIN updateLocation OPERATION ARGUMENT updateLocationArg 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


Codage de base (BER)

Objectifs :

– s'affranchir du codage utilisé par les machines choix : d’abord poids fort et ensuite poids faible

– s'affranchir des limitations dans la définition d'un champ exemple : 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


Champ étiquette Type d’étiquette primitif/

construitNombre

00 : Universel 01 : Application 10 : Spécifique au contexte 11 : Privé

0 : primitif 1 : construit

• Types universels : entier, suite d’octets, chaîne de caractères,… Etiquette Contenu

1 Boolean2 Integer3 Bit String4 Octet String… 22 IA5 String (chaîne Ascii)

• Autres types (application, privé, spécifique au contexte) 63 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.

Champ longueur

• 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 en octets 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 aucune limitation


Intérêt de l’ASN.1

– 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 important exemple : la suite de 3 bits 110 est codé 03 -> Etiquette = Bit String 02 -> Longueur du champ à suivre 05 -> Nombre de bits inutilisés dans le dernier octet C0 -> 1100 0000 => chaine de 3 bits = 110 Total : 32 bits !


6.8. Gestion des « composants » et des transactions • Un message TCAP contient une partie transaction et une ou plusieurs parties

composants

partietransaction

partie composant

composant2

composant1

• sous-couche component : exécution de commandes à distance component 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


Gestion des transactions

- 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 les références)

• Les deux références sont indiquées dans le TC_continue

• Plusieurs composants peuvent utiliser la même transaction


Exemple de transaction simple

PSA Réseau SS7

TC_Begin(refA) Invoke (Id1)

PSB

TC_End(refA) Return_Result (Id1)


Exemple de transaction structurée

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)


Dialogue non structuré

• Possibilité d’envoyer des messages en dehors d’une transaction

• Pas de référence de transaction

PSA Réseau SS7

TC_Uni() Invoke (Id1)

PSB

TC_Uni() Invoke(Id1)

...



Exemple de message transaction =TC_begin

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 MAP version 2

parameter type tag

parameter type length

parameter value

DTID type tag

DTID type length

Destination Transaction Identity

OTID type tag

OTID type length

Originating Transaction Identity

message type tag

message type length

référence de transactiongérée par l'origine

référence de transactiongérée par le destinataire

...

7. Synthèse

MTP

TCAP

User Part (TUP

SSUTR2 ISUP)

MTP

PS PTS

SCCP

xAP

MTP

User Part

PS

SCCP

MTP

TCAP User Part

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 international en mode connecté ou non

TCAP : structuration des dialogues

xAP : Application Part (MAP, Mobile Application Part, INAP, Intelligent Network Application Part,… )


8. Références [Dub 99] Olivier Dubuisson, ASN.1 communication entre systèmes hétérogènes, Collection Technique et

Scientifique des Télécommunications, Editions Springer, 1999. [MOD 90] Modarressi A.R. et Skoog R. A.,«Signaling System No. 7: A Tutorial», IEEE Communications

Magazine, 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.


RES 303 Signalisation dans les réseaux Cours 5 et 6. Architecture et procédures dans le réseau fixe de GSM

Xavier Lagrange dép. RSM 03/04 ENST Bretagne

Sommaire

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 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. – 2004 Toute 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.

BTS

BTS

BTS

BSC

BTS

BTS

BSC

BSS NSS

DAbis

HLR

circuits de parole canal sémaphore SS7

PSTNE

C

G

interface A

MAPISUP

MSC VLR

MSC VLR

MAP

MAPMAP

BTS : Base Transceiver Station

BSC : Base Station Controller

MSC : Mobile-services Switching Centre

HLR : Home Location Register

VLR : Visitor Location Register


Utilisation du SS7 pour GSM

• La séparation entre MSC et VLR par une interface utilisant le SS7 n’est plus considérée : 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 la gestion de la mobilité et les messages courts (SMS)

• Réutilisation du protocole ISUP pour l’établissement des appels et les services supplémentaires


Rappel des interfaces

nom localisation utilisationUm 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 supplémentaires7 E MSC --- SM-GMSC transport des messages courts E 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


1.2. Interconnexion PLMN-RTC

PS PS

PS PS PS

PS

HLR

PTS

MSC/VLR

CAA CAA

CAA

PLMN RTC

circuit de parolecanal sémaphore SS7

PTS

MSC/VLR

PLMN : Public Land Mobile Network RTC : Réseau Téléphonique Commuté (=PSTN, Public Switched Telephone Network)

• Les différents PLMN d’un même pays sont également interconnectés


PTS

PSPS

PS

PTS

PTS PTS

PSPS

PS


RTC pays A

PTS

PSPS

PLMN pays A

PS

PSPTS

PS

PS

PSPTS

PS

RTC pays B

PS

PS

PLMN pays B

Interconnexion de PLMN en international

Chaque PLMN est connecté – au réseau sémaphore SS7 international – au réseau téléphonique international par des circuits de parole


1.3. Architecture en couches pour l'accès • Principe de base : un terminal GSM est un terminal RNIS sans fil

• L'interface A (entre BSC et MSC) utilise les couches basses de SS7 MTP + 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


CM CM

MM 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


Identification des messages dans le cas d’un terminal filaire

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


Identification des messages dans le cas d’un terminal mobile

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


1.4. Architecture en couches au sein du sous-réseau fixe

MAP MAP

ISUP 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


2. Déroulement des fonctions de mobilité - dialogues gérés par le protocole MAP dans le NSS

- dans le mobile, couche MM : Mobility Management CM : Connection Management

- dialogues transparents au sein du BSS.


2.1. Fonctions de sécurité pour l'opérateur

Authentification de l'abonné Vérification d'une clé secrète stockée dans la carte SIM => Algorithme A3 et clé Ki secrète + nombre aléatoire RAND

pour l'usager

Confidentialité des informations utilisateurs Chiffrement 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)


Principe général de l'authentification

Ki

A3

RANDRAND

SRESSRES

SRES=SRES?

A3

SRES

Ki

AUCGSMKi Ki

AUC = Authentication Centre (généralement intégré dans le HLR)


… Principe général de l'authentification

• Authentification du terminal par le réseau

• Algorithme A3 « à sens unique » RAND : 128 bits Ki : 64 bits SRES : 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 centre d’authentification, tout équipement peut authentifier le mobile en question

• Dans l’UMTS, authentification mutuelle : - du terminal par le réseau - du réseau par le terminal


Principe général du chiffrement

Ki

A8

RAND

Kc

Algorithme de création de la clé

A5 Algorithme de chiffrement

Numéro FN (Frame Number) de trame incrémenté toutes les 4,615 ms

données à transmettre sur burst courant

données chiffrées pour burst courant

séquence de chiffrement

début de communication


… Principe général du chiffrement

• Constitution d’une clé de chiffrement (secrète) à partir de RAND

• Clé identique pendant toute la communication

• Clé renouvelé à chaque nouvelle communication (=> authentification à chaque communication)

• 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)


Gestion des triplets

Ki

A3 A8

RAND

RAND SRES Kc

AUCVLR

Triplet

HLR

RAND SRES KcRAND SRES KcRAND SRES KcRAND SRES KcRAND SRES K c

• Transmission de 5 triplets en un seul message MAP


Déroulement de la procédure

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


Conclusions

MS

IMSIKiA3A8

Kc RANDSRES

TMSIIMSI

A3

TMSIIMSI

KcKi

A8

A5

HLR/AUCVLRBTS

SIM

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


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 localisation

– 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


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 au 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



MS

Invoke TC_Begin

Invoke TC_Continue

Return Result TC_Continue

Return Result TC_End

MAP_SEND_AUTHENTICATION_INFO ack

MM LOCATION UPDATING REQUEST (IMSI)

COMPLETE L3 INFO. [LOC. UPD.]

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

MSC/VLR HLRBSS

Première mise à jour de localisation

avec identité complète IMSI

Changement de VLR

• Le mobile se trouvait dans une cellule dépendant du old VLR et passe dans une cellule dépendant d’un nouveau VLR.

• 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’ancienne zone 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




MM LOCATION UPDATING REQUEST (TMSI,LAIold)

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

MSC/VLR HLRMS old VLRBSS

Mise à jour de localisation dans le cas d'un changement

de VLR

Exercice : compléter le schéma suivant

Mise à jour de localisation sans changement de VLR

• L'authentification n'est pas obligatoire

• Il peut y avoir réallocation d'un TMSI


Itinérance internationale

• Le mobile va dans un pays étranger Réseau visité : VPLMN pour Visited PLMN Réseau nominal : HPLMN pour Home PLMN

• 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 de localisation ?


BSS

Liaison sémaphore

MS

VMSC

HLR

PLMN 1

PTS

PLMN 2


PS

PS

a

b

c+e

c+e

c+e

c+e

d+f

d+f

d+f

d+f

g

h


3. Déroulement des fonctions de communication 3.1. Appel Sortant

BSS MSC/VLR PHONE

COMPLETE L3 INFO[CM_REQUEST]

(TMSI)

MS

CC ALERTING

IAM (CIC,n°tel)

CAA ou MSC

authentification

CC SET_UP

(called ISDN Number)CC CALL_PROCEEDING

RING

ACM (CIC)

CC CONNECTANM (CIC)

CC CONNECT_ACKNOWLEDGE

décroché

chiffrement

…

modificationressource radio


Appel sortant international

Liaison sémaphore

Liaison usagerBSS MS

VMSC/VLR

HLR

a

CAA

c

Pays P3 CTI

CTI

PTS

PLMN 1 (HPLMN)

PLMN 2 (VPLMN)

CTI


réseau téléphonique internationalPS

PS

b

c

c

c


3.2. Appel Entrant

MS BSS MSC/VLR

HLR

GMSC CAA

2

1

34

7MSISDN

IMSI

MSR

N

MSISDN

MSRN

5

6MSRNTMSI

Principe simplifié de l'appel arrivé (ou entrant)

• Pour établir un appel téléphonique (protocole ISUP), il faut un numéro de téléphone 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 de l’appel vers un mobile


BSS MSC/VLR GMSCMS

CC ALERTING

IAM (CIC,MSRN)

HLR LE

CC SET_UP

(calling Number)

RING

ACM (CIC)

CC CONNECT

CC CONNECT_ACKNOWLEDGE

décroché

SEND_ROUTING_INFO(MSISDN)PROVIDE_ROAMING_NUMBER

(IMSI) PROVIDE_ROAMING_NUMBER Ack

(MSRN) SEND_ROUTING_INFO Ack(MSRN)

RR Paging

RR Paging result(TMSI)

CC CALL_CONFIRMED

ANM (CIC)

IAM :Set_up

ACM

authentificationchiffrement

modificationressource radio


Appel entrant international

Liaison sémaphore

Liaison usagerBSS MS

VMSC/VLR

HLR

CAA

Pays P3 CTI

CTI

PTS

PLMN 1 (HPLMN)

PLMN 2 (VPLMN)

CTI


réseau téléphonique internationalPS

PS

GMSC

• Grâce au MSRN, les CTI (commutateurs de transit internationaux) routent l’appel vers un mobile sans aucune modification de leur pile protocolaire

• Apparition de l’effet trombone 33 X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004 Toute 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.

3.3. Appel mobile-mobile L'effet trombone existe aussi en appel mobile-mobile

MSC/VLR

GMSC

VMSC/VLR

VPLMN de B

HPLMN de B (et de A) (=IPLMN)

HLR

ab

c

d

e

f

A

B

a

circuit

signalisation

Pays 2 Pays 1


Routage optimal

GMSC/VLR

VMSC/VLR

HPLMN de B (et de A)

circuitsignalisation

HLR

b

c

d

e

f

IPLMN

aA

B

VPLMN de B

Pays 2 Pays 1


3.4. Fin de communication

BSS MSC/VLR PHONEMS

REL (CIC)

DISCONNECT

RELEASE

RLC (CIC)

RELEASE COMPLETE

CAA ou MSC …

Raccroché par l'abonné mobile


BSS MSC/VLR PHONEMS

REL (Release)

DISCONNECT

RELEASE

RLC (Release comp)RELEASE COMPLETE

CAA ou MSC …

Raccroché par le poste fixe


4. Messages courts 4.1. Le service de message courts 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 sans allocation supplémentaire de ressource radio


Classes de message

0 message destiné au mobile, affichage immédiat et acquittement immédiat (pas nécessairement stockage ni dans carte SIM, ni dans terminal)

1 message à stocker destiné au mobile acquittement si stockage possible dans terminal ou carte SIM

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 message peut 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)


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


4.2. Transfert sortant d'un message court Le mobile est authentifié s'il est n'est pas en communication

authentification et chiffrement

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 du messageSMS CP-ACK

SMS CP-DATA[RP-ACK ]

Transfert d'un message court par un mobile


4.3. Transfert entrant d'un message court


compte-rendu d'expédition

SMS-GMSC

MAP_SEND _ROUTING _INFO _FOR_SM

SCMS BSS VMSC/VLR HLRTransfert du message

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


SMS-IWMSC

SCMS BSS VMSC/VLR HLR

alerte

suite de l'inscription

accès et allocation canal


MM LOCATION UPDATING REQUEST

MAP_READY _FOR_SM

MAP_READY _FOR _SM ackMAP_ALERT _SERVICE _CENTRE

MAP_ALERT_SERVICE _CENTRE ack

transfert message court suivant procédure Réveil d'un mobile après échec d'un message court


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).

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


http://perso.wanadoo.fr/cell.sys/index_fr.htm

6. Annexe : organisation des données 6.1. Identités et numéros

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)


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. IMSI MNC : Mobile Network code cf. IMSI LAC : 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


6.3. Tableau récapitulatif

Sigle Signification Mémo-risation

connu de 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

TMSI Temporary Mobile Station Identity

SIM, VLR N Sur l'interface radio, pour l'inscription et les appels

IMEI International MobileEquipement Identity

terminal, EIR

N Pour l'inscription et les appels suivant le paramétrage du réseau

MSISDN Mobile Station ISDN Number

HLR,VLR O Converti en IMSI par le HLR

MSRN Mobile Station Roaming Number

VLR N Alloué par le VLR au GMSC (via le HLR) pour router l'appel arrivée

PIN Personnal IdentificationNumber

SIM O Clé totalement locale à la station mobile

Ki Authentication key SIM,AUc (HLR)

N Jamais transmis dans le réseau


Documents

RES 303 Signalisation Dans Les réseaux