Mooc
Introduction aux rseaux mobiles
Mooc
Supports de cours
Anne 2014
Xavier Lagrange, Alexander Pelov, Gwendal Simon
Table des matires
Semaine 1 : Architecture, service et rgulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Semaine 2 : Le rseau tlphonique et ses volutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Semaine 2 : Scurit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Semaine 3 : Gestion de la mobilit et des appels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Semaine 3 : Intgration des rseaux orients paquets (optionnel) . . . . . . . . . . . . . 33
1 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
1. Architecture (semaine 1)
1.1. Station de base et antennes On voit les antennes des stations de base mais lantenne nest pas tout !
2 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
1.2. Notion de cellule Le territoire est divis en "cellules", desservies chacune par une station de base,
l'ensemble de ces cellules formant un seul rseau (sans que cette division soit perceptible ni un usager du rseau fixe, ni un usager mobile)
Les mmes canaux de frquence sont rutiliss dans plusieurs cellules selon la capacit du systme rsister aux interfrences (voir cours 2)
En zone rurale (faible densit dutilisateurs), les stations de base sont dployes pour assurer une couverture : si possible, en tout point du territoire, un terminal est sous la porte dune station de base et peut latteindre
En zone urbaine (forte densit dutilisateurs), les stations de base sont dployes pour couler le trafic : la densit des stations de base est impose par la charge couler
3
Semaine 1 : Architecture, service et rgulation
3 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
4 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
1.3. Voie balise ou beacon channel Couverture n'est pas parfaite (zones non couvertes) Comment indiquer l'utilisateur que le service est disponible ?
Rponse : en imposant chaque station de base de transmettre rgulirement un signal de rfrence et des informations systmes comme l'identit de l'oprateur, une rfrence de la cellule, les rgles d'accs la cellule (elle peut tre en maintenance et seulement accessible des fins de test).
Un terminal lit les informations systmes et peut dterminer s'il est bien l'coute du bon rseau. Il mesure la puissance reue et peut dterminer si la liaison avec le rseau est correcte.
Notion de Voie Balise ou Beacon Channel
4
5 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
1.4. Commutateur MSC et base de donnes de localisation HLR Plusieurs stations de base sont relis un commutateur appel MSC, Mobile-services
Switching Center Un MSC permet ltablissement, le maintien et la fin des communications des terminaux
dans une zone gographique donne A lorigine, cest un commutateur tlphonique enrichi de fonctions de gestion de la
mobilit
Le rseau comporte une base de donnes appel HLR, Home Location Register, qui contient pour chaque abonn son profil (identit, services souscrits, restrictions,) sa localisation (trs imprcise)
6 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
5
7 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
1.5. Principe du VLR
Gestion de la mobilit, une volution de la tlphonie traditionnelle Conservation (au dpart) de larchitecture et des protocoles de la tlphonie
traditionnelle
Dveloppement dun nouveau protocole pour grer la mobilit MAP, Mobile Application Part
8 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
Gestion de la mobilit, une volution de la tlphonie traditionnel
le VLR (Visitor Location Register) contient la liste des abonns grs par le VLR le profil de chaque abonn gr par le VLR (identit, services souscrits,
restrictions,) une information de localisation en gnrale plus prcise de labonn que le HLR
VLR = image d'une partie du HLR (principe de la mmoire cache)
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9 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
1.6. BTS et BSC Initialement, des liaisons points--points entre les stations de base et les MSC/VLR
Cot dune liaison = proportionnelle la distance mais faiblement dpendante du dbit (cot dinfrastructure)
Intgration dun quipement intermdiaire dans GSM : BSC, Base Station Controller
Double rle du BSC concentration du trafic contrle de la station de base
BTS, Base Transceiver Station couvre un territoire restreint (i.e. une cellule), de quelques centaines de mtres
quelques dizaines de kilomtres ( lavenir, quelques dizaines de mtres) gre la transmission et la rception du signal avec les terminaux
BSC, Base Station Controller contient les algorithmes dallocation de la ressource radio et gre les messages
associs (exemple, allocation dune frquence et dun intervalle de temps)
10 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
Station de base
1) couvre un territoire restreint (i.e. une cellule), de quelques centaines de mtres quelques dizaines de kilomtres ( lavenir, quelques dizaines de mtres)
2) gre la transmission et la rception du signal suivant des formats et un protocole spcifique chaque gnration (2G, 3G, 4G)
3) contient les algorithmes dallocation de la ressource radio et gre les messages associs (exemple, allocation dune frquence et dun intervalle de temps)
En 4G(LTE), fonctions 1, 2 et 3 sont dans le mme quipement appel eNodeB En 2G et 3G, la fonction 3 est prise en charge par un quipement spcifique
7
11 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
12 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
1.7. Notion de zone de localisation Un abonn peut se trouver dans nimporte quel cellule du rseau et il faut pouvoir
lappeler.
Deux principes de bases lmentaires et opposs pour appeler un abonn mobile mettre les appels sur toutes les cellules du systme = paging connatre tout moment la localisation du mobile grce une procdure de mise
jour de localisation (location updating procedure) => possible grce la voie balise
8
13 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
dplacement du mobilemessage de signalisation
Paging Paging Paging
Inscription
Inscription
zone de localisation
`
Zone de localisation
Une Zone de localisation (location area) est un ensemble de cellules l'intrieur duquel un mobile peut se dplacer sans se signaler au rseau. Lorsque le mobile entre dans une nouvelle zone de localisation, il le signale au rseau.
14 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
1.8. Architecture traditionnelle de GSM
BTS : Base Transceiver Station
BSC : Base Station Controller
MSC : Mobile-services Switching Centre
VLR : Visitor Location Register
HLR : Home Location Register
AuC : Authentication Center
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15 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
2. Historique et rgulation 2.1. Services et diffrentes gnrations Gn-
ration
Services principaux Nom de la technologie en Europe
Type daccs sur la voie radio
Priode de vie
1 Tlphonie R2000, NMT,.. Analogique FDMA 1980-1995
2 Tlphonie, SMS GSM TDMA 1995-
2.5 Tlphonie, SMS Accs IP 100 kbit/s
extension GPRS-EDGE
+ accs paquet et nouvelle modulation
2000-
3 Tlphonie, SMS Accs IP 1 Mbit/s
UMTS CDMA 2002-
3.9 Tlphonie, SMS Accs IP 10 Mbit/s
extension HSDPA
CDMA + accs paquet et nouvelle modulation
2008-
4 Accs IP 100 Mbit/s avec faible latence
LTE, LTE-advanced
OFDMA 2010-
16 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
2.2. Services et bande de frquences Sur un plan thorique, quasi-indpendance entre la technologie et la gamme de
frquence utilise
En de de 3 GHz, - peu dinfluence de leau et de loxygne - si on multiplie la frquence par 2, on divise la puissance reue par 4 (toutes choses
gales par ailleurs) Frquences en de de 800 MHz utilises par les services professionnels (pompiers,
police,), la radio, la tlvision Bandes affectes en France pour les rseaux radiomobiles
790-862 MHz 790-820 MHz et 832-862 (2*30 MHz) 880-915 MHz 925-960 MHz (2*35 MHz) 1710-1785 MHz et 1805-1880 MHz (2*85 MHz) 1900-1905 MHz et 1910-1920 MHz (15 MHz) 1920-1980 MHz et 2110 2170 MHz (2* 60 MHz) 2500-2570 MHz et 2620-2690 MHz (2*70 MHz)
Voir http://www.arcep.fr/fileadmin/reprise/dossiers/mobile/attributions-frequences-operateurs-metropole-260410.pdf
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18 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
4. Le rseau tlphonique et ses volutions (S2) 4.1. Prsentation de la signalisation smaphore n7
Les rseaux tlphoniques classiques sont constitus - de commutateurs tlphoniques - de bases de donnes
Le principe de la signalisation smaphore consiste faire transiter de faon spare - les communications - la signalisation
Le systme de signalisation utilis est appel : - SS7, signalisation smaphore n7 ou signalling sy stem number 7
Lchange de signalisation entre commutateurs, bases de donnes se fait sur une rseau commutation de messages spcialis
Il y a diffrents protocoles applicatifs - ISUP, ISDN User Part => traitement de lappel tlphonique - MAP, Mobile Application Part => protocole spcifique GSM pour la gestion de la
mobilit
19 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
Architecture
Chaque oprateur a son rseau de signalisation interne
Les rseaux de signalisation sont connects entre eux au niveau national
Les rseaux de signalisation sont connects un rseau de signalisation international
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Semaine 2 : Le rseau tlphonique et ses volutions
20 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
Couches protocolaires de la Signalisation smaphore n7 Une pile de protocole spcifique est utilise pour permettre lchange de message
- MTP, Message Transfer Part - MTP contient 3 couches : MTP1 (physique), MTP2 (liaison) et MTP3 (rseaux) - principe gnral de la commutation de paquet : stockage et retransmission de
message par des commutateurs de signalisation
La signalisation smaphore est utilise pour - le dialogue entre commutateurs pour ltablissement dappels tlphoniques (ISUP au
dessus de MTP) - le dialogue entre des commutateurs, des bases de donnes
Pour permettre le dialogue entre quipements de rseaux diffrents (par exemple un commutateur dun rseau A et une base de donnes dun rseau B), il faut rajouter une couche de protocole grant linterconnexion - SCCP, Signalling Connection Control Part
Pour faciliter la gestion de dialogues simultans, une couche protocolaire spcifique a t dfinie
21 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
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22 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
Etablissement dun appel tlphonique fixe Rseau tlphonique traditionnel : rseau commutation de circuit
1 circuit = 1 voie 64 kbit/s (64 kbit/s dans chaque sens de transmission) Rseau de signalisation ddi : signalisation smaphore n7
Protocole dtablissement (et de terminaison) dun appel tlphonique ISUP = ISDN User Part (ISDN, Integrated Service Digital Network) ISUP sert rserver des circuits pour une communication (et relcher la fin dune
communication)
23 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
4.2. Architecture NGN
La voix nest plus transporte en mode circuit sur des liaisons MIC (1 octet toutes les 125 s) mais dans des paquets IP (1 paquet toutes les 20 ms) - Si absence de parole, absence de paquet transporter => meilleure efficacit - Mise en place de passerelles qui transportent les paquets IP de voix : MGW, Media
Gateway
Sparation du contrle des communications et du transport de la voix - Mise en place de MSS, MSC Server (pour GSM) - Conservation du protocole ISUP pour garantir la compatibilit
13
24 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
Avantage de larchitecture NGN
Pour une communication de 10 minutes - 106050 = 30 000 paquets de parole (hypothse dun paquet toutes les 20 ms) - 3 messages pour tablir la communication et 2 messages pour la librer
Il est possible de mettre beaucoup moins de serveurs que de passerelle
25 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
Architecture NGN pour GSM
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Fonctions de scurit
Semaine 2
BTS MSC/VLR AuC (HLR)MS
SS7SS7BSC
Mcanismes standards
(e.g. VPN IPSec, MPLS, etc.)
3GPP
Fonctions de scurit :
Authentification du terminal par le rseau
Eviter un accs frauduleux au rseau
Chiffrement des donnes et de la signalisation
Garantir la confidentialit des donnes transmises
Allocation dynamique d'une identit temporaire transmise en mode chiffr
Garantir confidentialit de l'identit de l'utilisateur
Scurit
15
Semaine 2 : Scurit
Authentification du mobile
dfi
rponseMS
Rseau
cellulaire
Rseau
cellulaire
Dfi-Rponse
MS
Rseau
cellulaire
Rseau
cellulaire
identit IMSI
RAND
SRES
RAND=RANDom (Valeur alatoire)
SRES=Signed RESponse (Rponse sign)
AuC = Authentication Center (Centre dauthentification)
BTS MSC/VLR AuC (HLR)MS
SS7SS7BSC
BTS MSC/VLR AuC (HLR)MS
SS7SS7BSC
KiKi
IMSI
RAND
SRESCalculer XRES=A3(RAND, Ki)Calculer SRES=A3(RAND, Ki)
SRES = XRES ?
A3 algorithme sens unique (difficilement rversible)
Ki = 128 bits, RAND = 128 bits, SRES = 32 bits
Pour trouver Ki il faut plusieurs milliers de pairs RAND, SRES
Avec un couple (RAND, SRES) nimporte quel quipement du rseau
peut identifier un abonn
SIM
Tous les messages
passent en clair !
Tous les messages
passent en clair !
Secret partag !
16
BTS MSC/VLR AuC (HLR)MS
SS7SS7BSC
Chiffrement des changes cl de session
SIM
Il faut chiffrer chaque trame !
Impossible dinterroger lAuC pour chaque trame (chiffrement+dchiffrement)
Le secret partag ne doit jamais quitter lAuC (et la carte SIM)
Solution gnration dune clef de session KC pour le chiffrement (64 bits)
IMSI
RAND
SRES
IMSI
RAND, XRES, KC
KC
Chiffr avec KC
(triplet de scurit)
XRES=A3(RAND, Ki)
KC=A8(RAND, Ki)
SRES=A3(RAND, Ki)
KC=A8(RAND, Ki)
Chiffrement des changes principe
Donnes en clair transmettre
MS BTS
Trame N+1Trame N+1 Trame NTrame N
Squence de cl
Cl NCl N Cl N+1Cl N+1
= OU exclusif
Longueur L Trame NTrame N
Donnes
chiffres
Longueur L
A B
B A
0 1
0 0 1
1 1 0
Secret partag
17
Chiffrement des changes principe
MS BTS
= OU exclusif
Cl NCl N
Squence de cl
Trame NTrame N
Donnes reues
en clair
Longueur L
Trame NTrame N
Donnes
chiffres
Longueur L
A B
B A
0 1
0 1 0
1 0 1
Secret partag
Cl NCl N Cl N+1Cl N+1
Chiffrement des changes principe
A5
Squence de cl
KC Compteur =Numro de la trame
18
Donnes A5(KC, FN)
Donnes A5(KC, 7)
Donnes A5(KC, 6)
Donnes A5(KC, 5)
Chiffrement des changes algorithme
KCKC
4,615 ms
Cl KC identique pendant toute la communication
Cl renouvele chaque nouvelle communication
Squence de chiffrement varie chaque trame TDMA
Compteur FN (Frame Number) : 0 2 715 647
Incrment chaque nouvelle trame
Priode : 2 715 647 * 4,1615 ms soit 3h 30 mn
Authentification + change de cls
Algorithme A5 dans le terminal et
dans la BTS
Mme famille dalgorithmes dans
tous les terminaux et les rseaux
Algorithme A5/1 : traditionnel
Algorithme A5/2 : moins protg
Algorithme A5/3 : plus rsistant
BTS MSC/VLR AuC (HLR)MS
SS7SS7BSC
Identit temporaire - TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity)
Sur 4 octets (contre 8 pour lIMSI)
Porte locale (VLR)
Prserve la confidentialit de
labonn
Utilis dans les messages de
paging
Pour les demandes
dauthentification la place de
lIMSI
19
Scurit 3G/LTE
Fonctions de scurit ajouts pour la 3G/LTE
Authentification du rseau par le terminal
Vrification dintgrit
GSM UMTS LTE
Authentification du terminal
Authentification du rseau
Chiffrement de la signalisation, des donnes
Vrification dintgrit des messages de signalisation
Confidentialit de lidentit * * *
* sauf cas particulier
20
26 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
5. Gestion de la mobilit (S3)
5.1. Prsentation gnrale On considre un terminal qui est allum mais qui nest jamais utilis pour un service :
tat de veille
Procdures de gestion de la mobilit = Mobility Management (MM) Mise jour de localisation = Location updating procedure
Mise jour de localisation la premire mise sous tension du terminal La mise jour de localisation se fait lorsque le mobile change de zone de localisation Possibilit de mise jour priodique Possibilit de dtachement au rseau lors de la mise hors tension
Mise jour du HLR : VLR o se trouve labonn Mise jour du VLR : profil de labonn et zone de localisation
27 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
5.2. Premire mise sous tension Le mobile doit se signaler au rseau pour tre pris en compte
Procdure appele : IMSI attach ou attachement au rseau
Le mobile ne dispose pas de TMSI, il utilise lIMSI
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Semaine 3 : Gestion de la mobilit et des appels
28 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
Le rseau doit authentifier le mobile : le VLR demande des triplets de scurit au HLR
La mise jour de localisation consiste faire deux oprations imbriques : - informer le HLR que le mobile se trouve dans un VLR donn - transfrer le profil de labonn du HLR vers le VLR
Allocation dun TMSI en fin de procdure
29 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
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30 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
31 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
5.3. Dplacement du mobile dans un rseau
Changement de zone de localisation sans changer le VLR Le mobile se trouvait dans une cellule dpendant dune ancienne zone de localisation et
passe dans une cellule faisant partie dune nouvelle zone
23
32 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
pour ne pas dvoiler son identit complte, le mobile fait une mise jour de localisation en envoyant le TMSI
Allocation possible dun TMSI en fin de procdure
33 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
Changement de VLR (1/3) Le mobile se trouvait dans une cellule dpendant du VLR1 et passe dans une cellule
dpendant dun nouveau VLR (VLR2).
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34 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
Le TMSI tait allou par lancien VLR. Seul le VLR1 peut identifier le mobile (i.e. retrouver lIMSI)
Pour que le nouveau VLR connaisse lancien VLR, le mobile indique lancienne zone de localisation o il se trouvait (LAI1 pour Location Area Identity)
Lidentit de la zone de localisation est unique au monde (elle contient le code pays, le code oprateur)
LAI+TMSI constitue une identit unique au monde dun terminal mais elle est anonymise
Principe rutilis en GSM, UMTS, LTE (avec quelques diffrences ) En LTE, on parle de GUTI, Globally Unique Temporary Identity
35 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
Changement de VLR (2/3), rcupration de lidentit Au niveau de chaque VLR, est stocke une table de correspondance
- zone de localisation identit du VLR
Le nouveau VLR demande lancien VLR lidentit IMSI du terminal
Le profil de labonn est systmatiquement transfr depuis le HLR (pour viter la propagation derreurs dans le profil)
Pour une bonne gestion de la mmoire des VLR, il faut effacer le profil dans lancien VLR.
Allocation quasi systmatique dun TMSI en fin de procdure
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36 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
37 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
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38 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
5.4. Changement de rseau (quasiment) tous les MSC/VLR et HLR sont interconnects au niveau internationale
(rseau SS7 international en GSM classique ou rseau IP) Le mobile va dans un pays tranger
Rseau visit : VPLMN pour Visited PLMN Rseau nominal : HPLMN pour Home PLMN
Le mobile fait une mise jour de localisation de faon habituelle
39 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
En gnral, - le rseau ne peut pas dterminer lancien VLR partir de lidentit de lancienne zone
de localisation - le mobile indique explicitement son IMSI
Aucune diffrence fondamentale entre mobilit au sein dun rseau et changement de rseau
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40 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
5.5. Dtachement du rseau Procdure de dtachement avant la vraie mise hors tension
Connaissance par HLR de ltat du mobile Connexion bote vocale en cas dappel du terminal
Mise jour de localisation systmatique en cas de remise sous tension du terminal (avec TMSI)
41 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
Bilan sur la gestion de la mobilit le HLR contient lidentit dun abonn, son profil et sa localisation grossire
quel que soit ses dplacements, le HLR dun abonn ne change pas
le terminal effectue une mise jour de localisation chaque changement de zone de localisation (groupe de cellules)
la mise jour de localisation provoque lactualisation des bases de donnes VLR et, si ncessaire, HLR
lutilisation quasi-systmatique du TMSI oblige former une identit unique compos partir de la localisation de labonn.
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42 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
6. Etablissement dappels (S3) 6.1. Droulement dun appel fixe
43 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
6.2. Appel Sortant
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44 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
6.3. Appel entrant (fixe vers mobile)
MS BSS MSC/VLR
HLR
GMSC CAA
2
1
34
7MSISDN
IMSI
MSR
N
MSISDN
MSRN
5
6MSRNTMSI
Principe simplifi de l'appel arriv (ou entrant) Pour tablir un appel tlphonique (protocole ISUP), il faut un numro de tlphone dont
les premiers chiffres donnent la localisation du demand
A chaque MSC/VLR est affect une plage de numros de roaming ou MSRN, Mobile Station Roaming Number, utilis pendant les quelques secondes de lappel vers un mobile
45 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
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46 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
47 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
Fin de communication
BSS MSC/VLR PHONEMS
REL (CIC)
DISCONNECT
RELEASE
RLC (CIC)
RELEASE COMPLETE
CAA ou MSC
Raccroch par l'abonn mobile
31
48 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
BSS MSC/VLR PHONEMS
REL (Release)
DISCONNECT
RELEASE
RLC (Release comp)RELEASE COMPLETE
CAA ou MSC
Raccroch par le poste fixe
32
49 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
7. Intgration des rseaux orients paquets (S3, facultatif)
7.1. Service fourni par GPRS GPRS = General Packet Radio Service
Accs un rseau de donnes commutation par paquet - Nom gnrique = PDN, Packet Data Network - Dans la pratique = Rseau IP (IPv4, IPv6)
Dploiement dun rseau cur de type IP qui permet de transporter des paquets de nimporte quel format - Nom gnrique = PDP, Packet Data Protocol - Dans la pratique = Paquet IPv4, Paquet IPv6 (trame PPP)
Accs radio en mode paquet
Dbit possible : - 40 kbit/s typiquement en GPRS pur - 100 kbit/s typiquement avec GPRS+EDGE (Enhanced Data Rate for the Global
Evolution)
50 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
7.2. Architecture physique de rfrence Rutilisation des stations de bases BTS et des BSC
- minimisation des cots dinfrastructure
Dploiement dun rseau cur spcifique
SGSN : Serving GPRS Support Node, Routeur IP grant les terminaux pour une zone Equivalent du MSC dans larchitecture circuit
GGSN : Gateway GPRS Support Node, Routeur IP s'interfaant avec les autres rseaux Equivalent du GMSC dans larchitecture circuit (mais on passe toujours par la
passerelle)
33
Semaine 3 : Intgration des rseaux orients paquets (optionnel)
51 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
52 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
7.3. Attachement au rseau
Etats d'un mobile
Mobile non attach au rseau GPRS Mobile teint
Mobile attach au rseau GPRS Mobile localis par le rseau la prcision d'une zone de routage d'une cellule,
Mobile attach avec contexte activ Mobile existant au niveau du rseau PDP
34
53 X. Lagrange, A. Pelov, G. Simon, TELECOM Bretagne, Mooc Introduction aux rseaux mobiles 2014
Attachement au rseau
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Attachement au rseau (suite)
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7.4. Dtachement GPRS Procdure effectue lors de la mise hors tension
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7.5. Activation dun contexte PDP Activation dun contexte = connexion rseau (mais pas forcment utilisation) Pour lutilisateur, le contexte est prcis grce lAPN, Access Point Name (exemple
operateur.fr, accespro.operateur.fr) Lactivation dun contexte conduit au choix dun GGSN (fonction de lAPN) Rponse du rseau = adresse PDP (dans la pratique adresse IP)
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7.6. Transmission de donnes dans le rseau GPRS A lissue de lactivation de contexte PDP
- Le SGSN connat le rseau PDP utilis, l'adresse PDP du mobile, - Le GGSN connat l'adresse du SGSN o le mobile se trouve
Les donnes venant des rseaux fixes sont encapsules par le GGSN pour les envoyer vers le SGSN.
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7.7. Architecture en couches
Architecture en couches dans le plan usager (User Plane)
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Architecture en couches dans le plan de commande (Control Plane)
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8. Synthse et conclusion sur rseau daccs et rseaux cur lensemble des stations de base constitue le rseau daccs
le rseau cur est diffrent suivant les gnrations - GSM (2G) lorigine : rseau tlphonique commutation de circuit rutilisation des protocoles spcifiques au rseau tlphonique
- GSM (2G) en 2013 : conservation des protocoles spcifiques au rseau tlphonique mais transport de la voix sur un rseau IP
- GPRS (2G) : rseau cur bas sur IP utilis pour rseau tlphonique commutation de circuit
rutilisation des protocoles spcifiques au rseau tlphonique
- Conservation de 2 rseaux curs pour la 3G
- 4G : Utilisation dun seul rseau cur entirement bas sur IP et les protocoles associs pour tous les services (http, FTP, SIP, RTP,)
Explication des concepts gnraux en prenant lexemple de GSM (2G), rseau cur circuit.
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Semaine 1 : Architecture, service et rgulationSemaine 2 : Le rseau tlphonique et ses volutionsSemaine 2 : ScuritSemaine 3 : Gestion de la mobilit et des appelsSemaine 3 : Intgration des rseaux orients paquets (optionnel)