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1TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
Rseaux de mobilesLes rseaux cellulaires
Couvre presque tout le territoire (91 %) - Commercialis en 1991Zone de frquence : 900 MHz et 1 800 MHz (bi-bande)
+ 1 900 MHz aux USA (tri-bande)
Le rseau est organis en cellules.Chaque cellule doit utiliser des canaux frquentiels distincts.
Zone rurale
Zone pri-urbaine
Zone urbaine
Micro-cellules 100m de diamtre
Macro-cellules 35Km de diamtre
Supports GSM ralis partir du cours de
J. Garinet (Iut de Colmar)
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2TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
HLRAUC
MSC
BSC
BSCBTS
BTS
BTS
VLR
PSDN, ISDN
GMSC
EIR
Rseaux mobilesLes rseaux cellulaires
Home Location RegisterBase de donnes sur les
abonns(n tel MSIDSN, chiffrement,
ref. VLR, abonns, ...)
Mobile Station
Equipment Identity RegisterBase de donnes des mobiles
autorise (nIMEI)=> dtection mobiles vols
Authentification CenterCode PIN des cartes SIM
Visitor Location RegisterBase de donnes sur lesutilisateurs locaux des BTS
Copie de la HLR (cache)
Mobile ServiceSwitching CenterCommutateur numrique
+ Taxation 1 par rseau GSM
Base Station ControllerContrle jusqu' 60 BTSGestion des canaux radio.
Base Tranceiver Station : Antennes qui ont en charge l'accs radio(modulation dmodulation codage correcteur d'erreurs - galisation)
Gateway versrseau RTC, ISDN, ...
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3TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
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Liaison full duplex : 124 canaux en montant et en descendant
n porteuses montantes (up)( MobileBTS)
n porteuses descendantes (down)( BTSMobile)
200KHz
frquence
Couple Montant+descendant =Canal radio (CH)
Sur le mobile trace, le numro du canal est donn par le champ BCCH.On peut partir de ce numro retrouver la frquence (cf. TP).
Modulation GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying)
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4TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
Rseaux de mobilesLes rseaux cellulaires
Multiplexage temporel : un canal frquentiel montant et un canal frquentiel descendant,on associe un Time Slot TS
Il y a 8 Time Slot disponibles, on peut donc grer 8 mobiles par frquenceContrairement au rseau Ethernet o l'on a des burst, ce dcoupage garantit un dbit pour chaque tlphone (indispensable pour transmettre la voie en tempsrel).
Le Time Slot 0 est rserv au dialogue entre les mobiles hors communications
(envoi d'information, demande d'appel, ....).
TGSM
TS0 TS1 TS7Trame
TDMA
A
TS 156.25 bits
Time
slot
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5TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
Rseaux de mobilesLes rseaux cellulaires
Le tlphone faisant partit d'un rseau , on ne va mettre que des donnes (TCH) maisgalement des informations de signalisation (demande d'appel, demande de paramtres, ...).
Il faut donc rserver de temps autres des zones pour mettre des donnes de contrle.
On va donc crer une multi-trame contenant plusieurs trames donnes (TCH) et quelques
Trames de contrle (SACCH).
Structure d'une trame :
Chaque canal frquentiel est dcoupen time slots (BP).
L'assemblage de 8 slots forme une trame
Chaque slot contient un burst. Les burstsne sont pas ncessairement associs aumme mobile.
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6TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
Rseaux de mobilesLes rseaux cellulaires
Structure d'une trame :
Chaque canal frquentiel est dcoupen time slots (BP).
L'assemblage de 8 slots forme une trame
L'assemblage de 26 trames forme unemultitrame
Chaque slot contient un burst. Les burstsne sont pas ncessairement associs aumme mobile.
Exemple :Sur les 8 time slots, 7 sont associs au transfert de conversation sur 7 portables diffrentsLe premier time slot BP0 servira a transmettre des informations de contrle, ...
(une information diffrente par frame)Si on a 4 canaux, on pourra traiter 28 communications.
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7TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
Rseau de mobilesLes rseaux cellulaires
Les mobiles ne sont pas tous la mme distance de l'antenne.
Le temps de propagation est donc diffrent d'un mobile l'autre.
En ville : les mobiles sont proches des antennes => pas de pb.
la campagne : grande distance => il faut compenser les tempsde propagation en mettant un peu avant.
mob1
mob2
mob3
TS 1 TS 2 TS 3TS 0
TaTa
Cette avance est fournie par la BSCelle s'appelle Ta (Timing Advance)
Attention Ta n'est pas en secondes!!!
Ici la flche symbolise leTemps de propagation
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8TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
Rseaux de mobilesLes rseaux cellulaires
Multiplexage frquentiel :Certains canaux frquentiels peuvent tre plus perturbs par des parasites,
du bruit, du multitrajet (rebond des ondes),
Afin d'viter d'tre gn trop souvent par ces parasites, il est possible de
changer la frquence d'mission utilise l'aide d'un gnrateurpseudoalatoire.
Autre avantage : il faut connatre la squence pour intercepter lacommunication.
t
frquence
mob1
mob1mob1
mob1
mob1
mob1
mob1mob2 mob2
mob2
mob2
mob2
mob2
mob2
Zoneparasite
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9TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
Rseau de mobilesLes rseaux cellulaires
Niveau de rception Niveau minimal de rception
Numro de cellule
Identification Station de Base
Critre indiquant siLa cellule est bien reue
Critre de reslection
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Rseaux de mobilesLes rseaux cellulaires
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13TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
Les transparents suivants
constituent un glossaire etne seront utiliss qu'en TD
/ TP.
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14TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
Rseaux de mobilesLes rseaux cellulaires
TCH
SACCH
SDCCH
FACCH
FCCH
SCH
BCCH
PCH
AGCH
RACH
BTS
Can
aux
non
dd
is
Canaux
ddis
Diffu
sio
n
Contrle
Canaux logiques de signalisation et de communication :
TCH : Traffic Channel (voix ou DATA)
SACCH : Slow Associated Control Channel(supervision d'une liaison : contrle de puissance, dequalit, remonte des mesures)
SDCCH : Stand Alone Dedicated Control Channel(canal allou aux phases d'tablissement de lacommunication : signalisation et mise jour de lalocalisation, ...).
FACCH : Canal servant excuter les hand-overs, ilprend momentanment le slot rserv au TCH
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15TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
Rseaux de mobilesLes rseaux cellulaires
TCH
SACCH
SDCCH
FACCH
FCCH
SCH
BCCH
PC
H
AGCH
RACH
BTS
Can
aux
non
dd
is
Canaux
ddis
Diffu
sio
n
Contrle
Canaux logiques de signalisation et de communication :
PCH : Paging Channel : Diffusion de l'identit d'unmobile. Lorsque le rseau veut communiquer avec unmobile, il diffuse l'identit du mobile sur un ensemble decellules.
BCCH : Broadcast Control Channel : canal de diffusion
des informations spcifiques de la BTS de la cellule et desBTS voisines.
SCH : Synchronisation Channel : Identification de la BTSet synchronisation du mobile sur celle-ci.
FCCH : Frequency Correction Channel : Calage dumobile sur la frquence porteuse.
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16TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
Rseaux de mobilesLes rseaux cellulaires
TCH
SACCH
SDCCH
FACCH
FCCH
SCH
BCCH
PC
H
AGCH
RACH
BTS
Can
aux
non
dd
is
Canaux
ddis
Diffu
sio
n
Contrle
Canaux logiques de signalisation et de communication :
RACH : Random Access Channel : Permet au mobile designaler la BTS qu'il veut effectuer une opration sur lerseau.
AGCH : Access Grant Channel : Utilis pour l'allocationd'un canal ddi un mobile. Il contient la description
complte du canal utilis : numro de porteuse et numrodu slot utilis, il contient galement le paramtre TA.
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17TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
Rseaux de mobilesLes rseaux cellulaires
FCCH
SCH
BCCH
P
CH
BTS
Can
aux
non
dd
is
Diffu
sio
n
EN VEILLEPCH : Paging Channel : Diffusion de l'identit d'unmobile. Lorsque le rseau veut communiquer avec unmobile, il diffuse l'identit du mobile sur un ensemble decellules.
BCCH : Broadcast Control Channel : canal de diffusiondes informations spcifiques de la BTS de la cellule et desBTS voisines.
SCH : Synchronisation Channel : Identification de la BTSet synchronisation du mobile sur celle-ci.
FCCH : Frequency Correction Channel : Calage dumobile sur la frquence porteuse.
R d bil
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18TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
Rseaux de mobilesLes rseaux cellulaires
SACCH
SDCCH
FACCH
AGCH
RACH
BTS
Can
aux
non
dd
is
C
anauxddis
ContrleETABLISSEMENTDAPPEL
SACCH : Slow Associated Control Channel(supervision d'une liaison : contrle de puissance, dequalit, remonte des mesures)
SDCCH : Stand Alone Dedicated Control Channel(canal allou aux phases d'tablissement de lacommunication : signalisation et mise jour de lalocalisation, ...).
FACCH : Canal servant excuter les hand-over, ilprend momentanment le slot rserv au TCH
RACH : Random Access Channel : Permet au mobile designaler la BTS qu'il veut effectuer une opration sur lerseau.
AGCH : Access Grant Channel : Utilis pour l'allocationd'un canal ddi un mobile. Il contient la description
complte du canal utilis : numro de porteuse et numrodu slot utilis, il contient galement le paramtre TA.
R d bil
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19TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
Rseaux de mobilesLes rseaux cellulaires
TCH
FACCH
FCCH
SCH
BCCH
P
CH
BTS
Can
aux
non
dd
is
C
anauxddis
Diffu
sio
n
ENCOMMUNICATION
SACCH
SDCCH
R d bil
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20TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite
Rseaux de mobilesLes rseaux cellulaires
Les couches GSM :
CM
MM
RR
LAPDm
Phy.Layer
RR
LAPDm
Phy.Layer
Mobile BTS
Layer 1
Layer 2
Layer 3
Layer 2 : Link Access protocol D-Channel:Assure la gestion de la liaison dedonnes.
Layer 3 : RR : Radio Ressource Management :installation, maintenance et abandon duneconnexion radio.MM : Mobility Management :Enregistrement auprs du rseau,authentification, mise jour de lalocalisationCM : Call Management : tablissement,maintient et arrt d une communication.
Layer 1 : Couche physique de transmission:C est l interface Radio : cration desbursts, multiplexage, mesures.