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3G: UMTSAntony JANY
Raphaël TRONC
Module EAR – RICM5 – Polytech’Grenoble
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Sommaire
• Historique de la téléphonie mobile
• Architecture générale de l’UMTS
• Gestion de la mobilité
• Protocoles
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Historique de la téléphonie mobile
• Réseau 2G : GSM▫ Un créneau temporel pour la transmission de
données par utilisateur: 9.6 kbit/sec▫ HSCSD (High Speed Circuit Switched) Plusieurs créneaux simultanées par utilisateur :
28.8 kbit/sec à 43.2 kbit/sec
• Réseau 2.5 G : GPRS (General Packet Radio Service▫ Technologie IP▫ Découpage des données par paquets et envoi lors
d’un créneau de temps inoccupé
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Historique de la téléphonie mobile
• Réseau 2.75 G : EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution)
▫ Impulsion = 3 bits
▫ Théorique 171 kbit/sec, Pratique 60 kbit/sec
Technologie Débit
GSM 9.6 kb/sec
HSCSD 57.6 kb/sec
GPRS 115 kb/sec
EDGE 384 kb/sec
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Histoire de la téléphonie mobile
• Débits réduits
• Pas d’applications multimédias
• Systèmes incompatible:
▫ Japon:
PHS,PDC
▫ USA:
AMPS
▫ Asie:
IS-95
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Histoire de la téléphonie mobile
• Réseau 3G : UMTS (Universal Mobile Télécommunications System)
▫ Plage de fréquences 1900MHz - 2000MHz
▫ Vitesse théorique jusqu’à:
144 Kbits/s mobile, 384 Kbits/s piétonne, 2 Mbits/s stationnaire
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Architecture générale du UMTS
Réseau d’accèsUTRAN
Réseau Cœur
• UTRAN : UMTS Terrestrial Radio Access Network• Chiffrement des données
• Géolocalisation
• Synchronisation
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Architecture générale du UMTS
Node B
Node B
Node B
Node B
RNC
RNC
• NodeB:• Codage /décodage
• Correction d’erreur
• RNC:• HandOver (S-RNC)
• Routage NodeB / cœur UMTS
• Allocation des ressources
UTRAN
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Architecture générale du UMTS
RNC
GMSC
VLR
MSC
AUC
HLR
EIR
GGSN
SGSN
Réseau d’accès• GMSC:
• Passerelle RTCP / UMTS (GSM)
• VLR:
• BD enregistrant les abonnés LA
• MSC:• Commutateur de réseau
• AUC : • Authentification
• Chiffrement communication
• HLR :• BD contenant les abonnées /opérateur
• EIR :• Blacklist des IMEI
• GGSN : • Passerelle vers Internet
• SGSN :• Enregistre les usages dans une RA
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Gestion de la mobilité
• Prix d’une licence 3G :
▫ Partage d’infrastructure (PLMN)
• Inscription d’un mobile
▫ Choix d’une cellule
▫ Tentative d’inscription (PLMN)
Via le SGSN et BD
▫ PTMSI (Packet Temporary Station Identity
▫ TMSI (Temporary Mobile Station Identity
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Gestion de la mobilité
Mobile RNS SGSN HLR
Attach Request (IMSI)
ACKACK(Vector)
Update(IMSI)
Subcriber(data)
Attach Accept (P-TMSI)
Attach Complete
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Gestion de la mobilité
• Mode non connecté
▫ Prévient lors du changement de zone
Nouveau VLR interroge l’ancien VLR
IMSI + Vecteur d’authentification
Nouveau HLR interroge l’ancien HLR
Informations des services souscrits
Nouveau TMSI alloué
▫ Prévient de sa présence ponctuellement
• Mode connecté
▫ Soft HandOver
▫ Softer HandOver
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• Softer handover :
Gestion de la mobilité
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• Soft handover :
Gestion de la mobilité
RNCRNC
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Problèmes de la 3G
• Mobilité des terminaux
• Changement de BS : déconnection temporaire
• Transmission sans fil
• BER jusqu’à 10-2
• Echo
• Bande passante variable
• 2 Mbps
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PDCP
RLC
MAC
W-CDMA
Compression / Décompression
Segmentation / RéassemblageCorrection d’erreur & réémissionDétection de doublonsRéordonnancement
Multiplexage / Démultiplexage
Codage / DécodageModulation / Démodulation
Modèle OSI
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RLC (Radio Link Control )
• Retransmission -> BER 10-8 pour TCP
• Fragmentation / défragmentation
• Correction d’erreur
• Détection de doublons
• Negative ACK = ARQ
• Timeout plus important
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3G – 324M
• Visioconférence
• IP rejeté
• Basé sur H.324 (RTC)
• Beaucoup d’erreurs de transmission
• Adaptation des codecs
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Garanties
• Temps d'établissement < 4s
• Latence < 300ms (150ms en moyenne)
• Décalage son/image < 50ms
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Composants
Système video
MPEG-4, H. 263, H. 261
Système audio
3GPP-AMR,G. 723.1
Système de données
LAPM, V.14
MAC :Multiplex
Démultiplex
H.223
Système de contrôle
H.245
CCSRL NSRP
Ap
pli
cati
on
W-C
DM
A
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TCP/IP : Modifications aux extrémités
• Tailles des fenêtres d’émission/réception
• Messages de congestion
• Estimation de la bande passante
• Pas de slow start : fenêtre initialement grande
• Découverte du MTU
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TCP/IP : Plus de point à point
• On passe par des relais
• Isolation de la connexion sans fil
• Large buffer dans le relais
• Délais ajouté
• Passage à l’échelle
• Problèmes applicatifs
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Conclusion
• 3G : un débit assez faible
• Améliorations : 3.5G ou 3G+
• 4G en 2010
• 5Gbps au Japon
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Bibliographie• Réseau 3G – Pierre Lescuyer – 3ème Edition – ISBN: 2100500678
• Le réseau GSM – Jochim Tisal – 4ème Edition – ISBN: 2100072064
• Téléphonie mobile : http://www.guideinformatique.com/fiche-telephone_mobile-735.htm
• GPRS and UMTS :
http://www.tml.tkk.fi/Opinnot/T-110.300/2004/Luennot/GPRS-UMTS.pdf
• Jlanglois sur GSM : http://www.licm.sciences.univ-metz.fr/IMG/pdf/chapitreGSM.pdf
• Wikipedia : http://fr.wikipedia.org/
• UMTS et le haut débit mobile : http://www-igm.univ-mlv.fr/~dr/XPOSE2006/eric_meurisse/umts.php#utran
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