log canal

Javier Sanchez auteur du livre : « UMTS », 2ème édition, Mars 2004

- 1 -

Sommaire généralSommaire général

Principes de GSM Principes de GSM

ÉÉvolutions prvolutions préévues pour GSMvues pour GSM

Principes de GPRSPrincipes de GPRS

Principes de Principes de ll’’UMTSUMTS


- 2 -

Réseau d’accès radio

Réseau cœur

Réseau fixe (RTC, RNIS, Internet

Réseau de téléphonie mobileRéseau de téléphonie mobiletechnologie d’accès radio

Architecture de référence Architecture de référence d’un réseau radio mobiled’un réseau radio mobile

Le rrééseau dseau d’’accaccèès radios radioachemine l’information depuis

le terminal mobile jusqu’au réseau cœur et vice versa

Le rrééseau cseau cœœurur assure la gestion du service offert et l’acheminement des

communications vers les réseaux fixes tels que le réseau public de téléphonie fixe, le

réseau Internet, etc.

Le terminal mobileterminal mobile est le vecteur qui permet de transmettre/recevoir les données générées/destinées

par/à l’utilisateur


- 3 -

UTRANUE BSS

Um

MS

A

Domaine de la station mobile

NSS

Architecture générale Architecture générale d’un réseau GSM d’un réseau GSM –– 1/21/2

Domaine du réseau d’accès

Domaine du réseau cœur

Domaine de l’infrastructure

OSS


- 4 -

SousSous--systsystèème radio (me radio (BSS, BaseBSS, Base--Station Station SubsystemSubsystem))C’est le réseau d’accès radio qui assure les transmissions radioélectriques et gère la ressource radio.

Architecture générale Architecture générale d’un réseau GSM d’un réseau GSM –– 2/22/2

SousSous--systsystèème dme d’’acheminement (acheminement (NSS, Network NSS, Network SubsystemSubsystem))Comprend l’ensemble des fonctions nécessaires àl’établissement des appels et à la gestion de la mobilité. On peut dire que le NSS est le réseau cœur GSM.

SousSous--systsystèème dme d’’exploitation et de maintenance (exploitation et de maintenance (OSS, OSS, Operation SubsystemOperation Subsystem))Permet à l’exploitant d’administrer le réseau (coûts, performances, erreurs, sécurité…).


- 5 -

� C ’est le standard le plus utilisé dans le monde� Taux de pénétration de 70% en France ; jusqu’à 80% dans certains pays d’Europe

� La Chine : le plus important réseau GSM au monde

� Plusieurs fabricants d’équipements et plusieurs opérateurs (3, 4 voire 5 opérateurs dans nombre de pays, ce qui a accéléré la couverture et l’innovation de services)

� Itinérance internationale automatique : un abonné GSM à Singapour ou en France peut passer ou recevoir des appels dans 170 pays dans le monde de manière sûre et en ayant une seule facture.

Le GSM aujourd’huiLe GSM aujourd’hui


- 6 -

Principales bandes de fréquence Principales bandes de fréquence GSM utilisées dans le monde GSM utilisées dans le monde

Voie montante (MS→BTS)

25 MHz

890 Mhz 915 MhzVoie descendante (BTS→MS)

25 MHz

935 Mhz 960 Mhz

45 MHz

124 × 200 khz200 khz 124 × 200 khz 200 khz


75 MHz

1 710 Mhz 1 785 MhzVoie descendante (BTS→MS)

75 MHz

1 805 Mhz 1 880 Mhz

95 MHz

374 × 200 khz200 khz 374 × 200 khz 200 khz


60 MHz

1 850 Mhz 1 910 MhzVoie descendante (BTS→MS)

60 MHz

1 930 Mhz 1 990 Mhz

80 MHz

299 × 200 khz200 khz 299 × 200 khz 200 khz

GSM 900

DCS 1 800

PCS 1 900 (U.S.)


- 7 -

π/4 DQPSKGMSKQPSK/O-QPSKπ/4 DQPSKType de modulation

25 kHz200 kHz1 250 kHz30 kHzSéparation entre porteuses

FDDFDDFDDFDDMode de duplexage

FDMA/TDMAFDMA/TDMAFDMA/CDMAFDMA/TDMATechniques

d’accès multiple

940-956 (VD)810-826 (VM)

1 477-1501 (VD)1 429-1 453 (VM)

925-960 (VD)880-915 (VM)

1 805-1 880 (VD)1 720-1 785 (VM)1 850-1 910 (VD)1 930-1 990 (VM)

869-894 (VD)824-849 (VM)

1 850-1910 (VD)1930-1990 (VM)

869-894 (VD)824-849 (VM)

1 850-1910 (VD)1930-1990 (VM)

Spectre de fréquences

1993199219951992Lancement commercial

JaponEuropeEtats-UnisEtats-UnisPays d’origine

PDCGSMIS-95 (cdmaOne)IS-136 (D-AMPS, TDMA)Standard

Standards 2G dans le monde Standards 2G dans le monde –– 1/21/2


- 8 -

00,20,40,60,8

11,21,41,61,8

2001 2002 2003 2004 2005

GSMGSM

cdmaOnecdmaOne

ISIS--136136

3G3G

PDCPDC

Abo

nnés

à la

télé

phon

ie m

obile

(m

illia

rds)

analogiqueanalogique

Standards 2G dans le monde Standards 2G dans le monde –– 2/22/2


- 9 -

Page Internet : Page Internet : ftpftp://://ftpftp.3GPP..3GPP.orgorg//SpecsSpecs/2003/2003--12/R199912/R1999

03.XX Aspects réseau (NSS)

Titre (suivant Release’99 Dec03)Titre (suivant Release’99 Dec03)NuméroNuméro

SpecsSpecs. 3GPP concernant . 3GPP concernant l’architecture d’un réseau GSM l’architecture d’un réseau GSM

02.XX Services

Référence :Référence :

[1] Lagrange X., [1] Lagrange X., GodlewskiGodlewski P., P., TabbaneTabbane S., S., Réseaux GSMRéseaux GSM, Hermès, 2000. , Hermès, 2000.

01.XX Généralités

04.XX Interfaces et protocoles MS-BSS

05.XX Interfaces radio : niveau physique

Codage / décodage de la parole

Adaptateurs de terminaux07.XX

Interfaces BSS-MSC

01.0101.01

19881988--1998.1998. Les spécifications techniques du GSM sont effectuées par l’ETSI (SMG)

19981998-- à nos jours.à nos jours. Les spécifications techniques du GSM sont effectuées par le 3GPP

06.XX

08.XX


- 10 -

SIMMS

SIM/ME i/f

MT

TE

R

SIM

MT

TEME

MS

Modèle fonctionnel de la MS Configuration possible de la MS

Mobile Equipment (ME). Partie fonctionnelle de la MS composée de l’équipement terminal (TE) et de la terminaison mobile (MT).

Mobile Termination (MT). Partie de la MS qui effectue des fonctions spécifiques à la transmission et à la réception sur l’interface radio (contient les protocoles des couches 1, 2 et 3 du modèle OSI)

Terminal Equipment (TE). Partie de la MS où les données de l’application sont générées en émission ou traitées en réception. Ses fonctionnalités ne sont pas spécifiées par le GSM

Éléments d’une Station Mobile Éléments d’une Station Mobile La station mobile (MS) est l’équipement mobile (ME) contenant une carte SIM


- 11 -

Équipement Équipement mobilemobile

SIM

GSM

SIM/ME i/f

Subscriber Identity Module (SIM). Carte s’insérant dans un équipement mobile GSM et qui contient toutes les informations d’abonnement

Carte SIMCarte SIM

La SIM contient :� La liste des réseaux interdits� Les clés de chiffrement� IMSI (International Mobile Subscriber Identity)� MSISDN (Mobile Station International ISDN Number)� L’identités temporaire de l’usager (TMSI)� Les identités des zones de localisation courantes du terminal...


- 12 -

Les identités du mobile Les identités du mobile –– 1/21/2

� Identité permanente du mobile auprès du réseau. Elle n’est pas connue par l'utilisateur

IMSIIMSI

� Identité temporaire du mobile auprès du MSC

TMSITMSI

� Identité de l’équipement mobile (allouée lors de sa fabrication)

IMEIIMEI

� Numéro international d’un abonné suivant le plan de numérotation E.164. C’est par ce numéro qu’il peut appeler ou être appelé

MSISDNMSISDN


- 13 -

MCC MNC MSIN

IMSI

3 digits 2 digits ≤ 10 digits

CC NDC SN

MSISDN

� MCC : indicatif du pays domicile de l’abonné mobile

� MNC : indicatif du PLMN nominal de l’abonné mobile

� MSIN : numéro de l’abonnémobile à l’intérieur du réseau GSM

� CC : indicatif du pays dans lequel l’abonné a souscrit son abonnement

� NDC : indicatif du PLMN particulier dans le pays

� SN : attribué librement par l ’opérateur

Les identités du mobile Les identités du mobile –– 2/22/2


- 14 -

Concept de numéro Concept de numéro et d’identité en GSMet d’identité en GSM

Mr. Leneuf MSISDN MSISDN = 33 6 83 36 00 01IMSI IMSI = 208 02 211254

HLRHPLMN

SIM

IMSIIMSI = 208 02 211254

Appel avec IMSI

On préfère utiliser plutôt le TMSI

Numérotation du MSISDNMSISDN


- 15 -

TéléservicesTéléservices

PLMN (GSM)

Réseau possible de transit

Réseau terminal (GSM, UMTS, RTC...)MTTE TE

Services support Services support ((bearerbearer servicesservices))

MESIM

TAF IWF IWF

Services support Services support et et téléservicestéléservices

�� Le service offert dLe service offert déépend de pend de ll’’abonnement souscritabonnement souscrit, des , des possibilitpossibilitéés s offertes par le roffertes par le rééseauseau courant (restrictions dues au courant (restrictions dues au roamingroaming), et par ), et par ll’é’équipement utilisquipement utiliséé (capacit(capacitéés SW/HW, version techniques SW/HW, version technique……))


- 16 -

♣ Définis en reprenant les services déjà existants sur les réseaux fixes

♣ Offre d’une capacité de transmission avec des caractéristiques techniques de débit, de taux d’erreur, de mode de transmission (synchrone, asynchrone), etc.

♣ Fournit un circuit permettant la transmission de données ou l’accès àun réseau de données à commutation de paquets, et ce par un mode synchrone ou asynchrone. Le débit peut varier de 300 bps à 9 600 bps

♣ Le transfert numérique de bout en bout (UDI, Unrestricted Digital Information) suppose que le PLMN est directement lié au RNIS

♣ Sinon, le service est appelé « 3,1 kHz » car une partie de la liaison peut comporter un passage en analogique dans la bande téléphonique de 3,1 kHz

Services support GSMServices support GSM

�� Un service support peut Un service support peut êêtre considtre considéérréé comme un comme un «« tuyautuyau »» mis mis àà la disposition de lla disposition de l’’abonnabonnéé par lpar l’’opopéérateurrateur


- 17 -

Offre de services en définissant les caractéristiques des terminaux et éventuellement des applications

•• Transmission de la voixTransmission de la voix ::→→→→ Téléphonie→→→→ Appels d’urgence (numéro 112 avec ou sans SIM)

•• Message courts (SMS)Message courts (SMS) :→→→→ Messages courts vers un mobile en point à point→→→→ Messages courts venant d’un mobile en point à point→→→→ Messages courts en diffusion vers mobiles

•• Fax :Fax :→→→→ Transmission alternée voix / fax→→→→ Transmission automatique fax

Téléservices Téléservices GSMGSM


- 18 -

Fonctionnalités d’utilisation qui peuvent être offertes en complément des téléservices et des services support. Dépendent du PLMN, mais aussi des possibilités techniques et administratives du réseau destinataire

•• Identification de numIdentification de numééroro (présentation / restriction d’identification de la ligne appelant, présentation / restriction d’identification de la ligne connectée)

•• Renvoi dRenvoi d’’appelappel (renvoi d’appel systématique, en occupation…)

•• Double appelDouble appel (mise en instance / attente)

•• ConfConféérencerence (appel multipartie, groupe fermé d’usagers)

•• FacturationFacturation (indication du montant avec ou sans interdiction)

•• Restriction dRestriction d’’appelappel (interdiction des appels sortants, internationaux…)

Services supplémentaires GSMServices supplémentaires GSM


- 19 -

BSCBSC

BSSBSS

Abis

BSCBSC

BTSBTSBSSBSS

MS

Abis

Um A

NSSNSS

Architecture du réseau Architecture du réseau d’accès radio GSMd’accès radio GSM

BTSBTS


- 20 -

BSS (Base Station BSS (Base Station SubsystemSubsystem))

� Effectue les procédures de la couche physique : multiplexage TDMA, saut de fréquences lent, chiffrement, modulation / démodulation RF� Réalise un ensemble de mesures radio nécessaires pour vérifier la qualité de la liaison et qui sont exploitées par le BSC � Gère la couche liaison de données (LAPDm)� Capacité typique autour de 16 porteuses (support d’une centaine de communications simultanées)

� C’est l’organe « intelligent » du BSS chargé de la gestion des ressources radio :

– Allocation des canaux– Utilise les mesures effectuées par la BTS pour contrôler la puissance

d’émission du mobile et/ou de la BTS – Prend la décision de l’exécution du handover

� Une ou plusieurs BTS sont sous son contrôle

BTS (Base BTS (Base TransceiverTransceiver Station)Station)

BSC (Base Station BSC (Base Station ControlerControler))


- 21 -

Architecture de référence

MS

Signalisation et donnéesSignalisation

A

EIR

GMSC

NSS

RTC, RNIS,PLMN, etc.

F C

RTC

AuCH

HLR

D

MSC/VLR

Um

BSS

� Echanges de signalisation fondés sur le Système Sémaphore no. 7 (SS7)� En charge de la gestion des services à commutation de circuits : voix, fax, SMS, data...� Interconnexion au réseau téléphonique fixe (RTC) et aux réseaux de données RNIS

Architecture du réseau cœur GSM (NSS)Architecture du réseau cœur GSM (NSS)


- 22 -

Principales entités Principales entités physiques du NSS physiques du NSS

Mobile Switching Centre (MSC)Mobile Switching Centre (MSC)Commutateur en charge de la gestion des services en mode circuit des stations mobiles qui sont enregistrées dans la zone géographique qu’il gère.

Home Location Register (HLR)Home Location Register (HLR)Base de données. Elle contient des informations concernant les conditions d’abonnement de l’utilisateur et les caractéristiques des services souscrits. Elle contient également des informations grossières sur la localisation de l’abonné.

Visitor Location Register (VLR)Visitor Location Register (VLR)Base de données. Elle contient des informations précises sur la position de l’abonné et son déplacement dans une zone de localisation (LA).

Gateway MSC (GMSC)Gateway MSC (GMSC)Passerelle qui effectue le routage des appels venant du RTC vers le MSC du destinataire.

Equipment Identity Register (EIR)Equipment Identity Register (EIR)..Base de données qui contient une liste noire des terminaux dont l’accès au réseau peut être refusé.

AuthenticationAuthentication Centre (Centre (AuCAuC)).. Base de données qui contient les paramètres utilisés pour la gestion de la sécurité de l’accès au système.

23.002


- 23 -

Architecture en couches Architecture en couches d’un réseau GSM d’un réseau GSM –– 1/31/3

EchangesEchanges de signalisationde signalisation

TDMATDMA MTP MTP MTPMTP

LAPDmLAPDm

Um

MS BSS

RR

MM

CM

SCCP

MSC

SCCP SCCP

RTC

TCAP

GMSC

RTCA

RR BSSAP TCAP

MM

CMMAP MAP

SCCP

BSSAP

Couche 1Couche 1

Couche 2Couche 2

Couche 3Couche 3


- 24 -

Couche 1 (couche physique)Couche 1 (couche physique)� Définit l’ensemble des moyens de transmission et de réception physiques de l’information

� Sur l’interface Abis, la transmission est numérique, le plus souvent sur des voies 64 kbps

� Sur l’interface radio, elle est plus complexe du fait des opérations à effectuer : codage correcteur d’erreurs, multiplexage des canaux logiques, mesures radio…

Architecture en couches Architecture en couches –– 2/32/3

Couche 2 (liaison de données)Couche 2 (liaison de données)� A pour objet de fiabiliser la transmission entre deux équipements par un protocole

� Les protocoles adoptés comportent un mécanisme d’acquittement et de retransmission (ARQ, Automatic Repeat Request)

� La liaison entre la BTS et le BSC est gérée par le LAPD utilisé dans le RNIS

� Entre la MS et la BTS on utilise une version modifiée du LAPD : le LAPDm


- 25 -

Couche 3 (réseau)Couche 3 (réseau)

�Etablit, maintient et libère les circuits de parole ou de données impliqués dans une communication

�Comporte trois sous-couches :

♦RRRR (Radio Resources) : gère l’ensemble des aspects purement radio

♦MMMM (Mobility Management) : prend en charge la localisation, l’authentification et l’allocation du TMSI

♦CMCM (Connection Management) :

�CCCC (Call Control) : traite la gestion des connexions de circuits avec le destinataire final

�SMSSMS (Short Message Service) : assure la transmission et la réception de messages courts

�SSSS (Suplementary Services) : gère les services supplémentaires

Architecture en couches Architecture en couches –– 3/33/3


- 26 -

BSCBSCBTSBTS

TCHTCH

SDCCHSDCCHSACCHSACCHBCCHBCCH

canaux de signalisationcanaux de signalisation((≈≈ canaux D RNIS)canaux D RNIS)

canaux de traficcanaux de trafic((≈≈ canaux B RNIS)canaux B RNIS)

BSCBSC

BTSBTS

MSCMSC

Connexion SCCPConnexion SCCP

MSMS

Connexion RRConnexion RR

Communication entre le Communication entre le mobile et le MSC mobile et le MSC –– 1/21/2


- 27 -

� Établir une connexion radio, appelée connexion RR, pour disposer d’au moins un canal dédié de façon àdialoguer avec le réseau

� Établir une connexion de niveau 2 avec la BTS pour fiabiliser le dialogue sur le canal dédié

� Établir une connexion avec le MSC, appelée connexion MM, qui est possible grâce à une connexion RR (MS-BSC) et à une connexion SCCP (BSC-MSC)

Pour pouvoir communiquer avec le MSC, Pour pouvoir communiquer avec le MSC, le terminal mobile doit :le terminal mobile doit :

Communication entre le Communication entre le mobile et le MSC mobile et le MSC –– 2/22/2


- 28 -

Le transcodage de la paroleLe transcodage de la parole

TranscodeurTranscodeur

Parole loi A ou µ

NSSNSS

BSSBSS64 kbps

Parole transcodée

16 kbps

MSCMSC

BSCBSC

TRAUTRAU

AbisAbis

voix 13 kbps sur canaux 16 kbps

AterAter AA

voix 64 kbps

BTSBTS

signalisationcircuit de parole

260 bits / 20 ms (13 260 bits / 20 ms (13 kbpskbps)) + 21 bits de control + 4 bits d’alignement + 35 bits de synchronisation = 320 bits / 20 ms (16 320 bits / 20 ms (16 kbpskbps))


- 29 -

Communication à l’intérieur du NSS Communication à l’intérieur du NSS

MSC/VLR

EIR

GMSC

FC

RTC

AuCH

HLR

D

RTC/RNIS

E G

RTC

A


NSS

RTC

MTP1

MTP2

MTP3

SCCP

TCAP

MAP

MTP1

MTP2

MTP3

SCCP

TCAP

MAP

MTP1

MTP2

MTP3

SCCPISUP

MTP1

MTP2

MTP3

autre PLMN GMSC

MSC/VLR


- 30 -

Principales procédures Principales procédures gérées par le NSSgérées par le NSS

��ProcProcéédure dure IMSI IMSI attachattach. Permet au mobile de se faire connaître auprès du réseau et d’accéder aux services souscrits.�� Procédure Procédure IMSI IMSI detachdetach. Permet au mobile ou au réseau de s’informer l’un l’autre lorsque les services gérés par le MSC ne sont plus accessibles.� Procédures de sécurisation des appelsProcédures de sécurisation des appels. Comprennent l’authentification, l’assignation d’identificateurs temporaires (TMSI) et l’activation du chiffrement� Procédures de gestion de la mobilitéProcédures de gestion de la mobilité. Permettent de suivre le mobile dans ses déplacements tout en assurant la continuité des services


- 31 -

EtatsEtats du mobile visdu mobile vis--àà--vis vis du NSS du NSS –– 1/31/3

détaché veille

IMSI IMSI attachattach signaling connectionsignaling connectionreleaserelease

signaling connection signaling connection establishestablish

� IMSI detachdetach�� LAU LAU reject reject � IMSI IMSI attach rejectattach reject

connecté

IMSI IMSI detachdetach impliciteimplicite


- 32 -

EtatEtat détaché détaché �� Il n’y a pas de communication entre la MS et le MSC�� La MS n’est pas joignable car sa position est inconnue�� Pour pouvoir passer ou recevoir des appels, la MS doit effectuer la procédure IMSIIMSI attachattach pour s’inscrire au réseau

�� La position de la MS est connue par le MSC avec une précision de LA�� Des messages de notification d’appel (paging) sont nécessaires pour joindre la MS�� La MS doit effectuer la procédure « Location Area update »si la LA évolue au cours de ses déplacements

EtatEtat de veillede veille

EtatsEtats du mobile visdu mobile vis--àà--vis vis du NSS du NSS –– 2/32/3


- 33 -

EtatEtat connectéconnecté

�� La position de la MS est connue par le MSC avec une précision du BSC : la gestion de la mobilité est àla charge du BSC

�� La MS a établi une communication avec le BSS et peut passer des appels téléphoniques ou transmettre des données �� La MS passe dans l’état veille lorsque la signalisation entre la MS et le MSC a été relâchée ou coupée

EtatsEtats du mobile du mobile visvis--àà--vis du NSS vis du NSS –– 3/33/3


- 34 -

Inscription auprès du réseau (IMSI Inscription auprès du réseau (IMSI attachattach))

BSSMS

MM Location updating request (IMSI)

MSC/VLR HLR

Authentification et activation du chiffrement (connexion SCCP)

MAP Update location (IMSI)

MAP Insert subscriber data

MM TMSI reallocation command

MAP Insert subscriber data ack

MAP Update location ack

MM TMSI reallocation complete

MM Location updating accept

Libération des connexions RR et SCCP

La MS est en veilleveille

Etablissement d’un canal dédié (connexion RR)

La MS est en état

connectéconnecté

La MS est en veilleveille


- 35 -

Zones de localisation et Zones de localisation et le «le « conceptconcept » cellulaire» cellulaire

Couverture idéale de la cellule

Couverture possible de la cellule

�Utilisation de plusieurs fréquences porteuses� On n’utilise pas la même fréquence dans des cellules adjacentes� La taille de la cellule varie entre 100 m et 30 kms et dépend de la densité d’utilisateurs, de la géographie, de la puissance de la BTS, etc.

Zone de localisation

LA 1


LA 2


LA 3


- 36 -

BSC1

B1 B2 B3 B4

LA1

B5 B6 B8 B9

LA2

B7 B10 B11 B12 B13

LA3

B14 B15 B17 B18B16

BSC2 BSC3 BSC4

Les zones de localisation Les zones de localisation en GSM en GSM –– 1/21/2

MSC/ MSC/ VLR1VLR1

MSC/ MSC/ VLR2VLR2

� LA. Consiste en un ensemble de cellules gérées par un même et unique MSC/VLR.


- 37 -

GMSCGMSC

Les zones de localisation Les zones de localisation en GSM en GSM –– 2/22/2

HLRHLR

VLRiVLRi

MSCjMSCj

MSISDNa � VLRi, IMSIa

IMSIa � MSCi, LAIk, TMSIa

BSCBSC

LAIkLAIk

USIMSIM

Recherche par TMSIa

Recherche par TMSIa

IMSIa, LAIk, TMSIa

MCC MNC LAC

Location Area Identification (LAI)

MCC : identifiant du pays

MNC : identifiant du PLMN

LAC : code de la zone de localisation


- 38 -

Mise à jour de la zone de localisationMise à jour de la zone de localisation

BSCMSNouveau MSC/VLR

HLR Ancien MSC/VLR

MM Location updating request (ancien TMSI, ancienne LAI)

MAP Send identification ack (IMSI, RAND, SRES, Kc)

Authentification et activation du chiffrement

MAP Update location

MAP Cancel location ack

MAP Cancel location

MAP Insert subscriber data

MAP Insert subscriber data ack

MAP Update location ack

MM TMSI reallocation command (nouveau TMSI, nouvelle LAI)

MAP Send identification (TMSI)

MM LA update complete

Etablissement d’une connexion RR

Mise à jour Mise à jour normale ou normale ou périodiquepériodique

MM Location updating accept


- 39 -

Procédures de sécurisation Procédures de sécurisation des appels en GSMdes appels en GSM

� Permettent d’assurer la confidentialité et l’authenticité des échanges entre la MS et le réseau

ChiffrementChiffrement� Utilisé pour préserver la confidentialité de la voix, des données et de la signalisation transférées sur le canal radio

� Elles sont mises en place :

� lors de l’inscription initiale au réseau

� lors d’un changement de LA

� lors d’une demande de connexion générée par la MS

� lors d’une réponse à un message de paging

AuthentificationAuthentification


- 40 -

Processus d'authentificationProcessus d'authentification

MS HLR

MAP Send authentification info (IMSI)

MSC/ VLR

AuC

Ki / RAND SRES

MAP Send authentification info ack(RAND / SRES / Kc)

MM Send authentification request (RAND)

Ki / RAND RESA3

A3

MM Authentification response (RES)

RES = SRES ? Abonné Abonné interdit interdit

non

Abonné Abonné authentifiéauthentifié

oui

Ki / RAND KcA8

Ki / RAND KcA8

Utilisé pour le chiffrement


- 41 -

Processus de chiffrement Processus de chiffrement

AuC

A5

MS

SIM

A8

Ki RAND

Kc

128 bits 128 bits

64 bits

Données à chiffrer

A5

BTS

A8

KiRAND

Kc

128 bits128 bits

64 bits

Données à chiffrer

Données chiffrées


- 42 -

VLRVLR

RTC GMSC

HLR

MSC2 BSC

Abis

AbisA

BSC

(2), (4) MAP

(3) MAP(4), (7) ISUP

(5), (6) BSSMAP

(1), (7) ISUP

MSC1

Abis

(5), (6) RR

Appel entrant (voix)

Exemple de lExemple de l’é’établissement tablissement dd’’un appel entrantun appel entrant

Le mobile est recherché par paging


- 43 -

Appel sortant Appel sortant –– 1/21/2

BSC

MM CM_Service request

UE

Établissement d’un canal dédié (connexion RR)

Complete L3 info (CM service request, identificateur LAI...)

MSC/ VLR

Centre d’acheminement

CC Setup (numéro demandé)

CC Call proceeding

BSSMAP Assignment request

Etablissement d’un canal radio

BSSMAP assignment complete

HLR

Authentification et activation du chiffrement


- 44 -

Appel sortant Appel sortant –– 2/22/2

BSCMS MSC/ VLR

Centre d’acheminement

ISUP IAM

CC Alert

ISUP IAM

ISUP ACM

ISUP ACM

ISUP ANM

CC Connect

ISUP ANM

CC Connect ack

Sonnerie

Décrochage

CONVERSATION


- 45 -

Couche 3 : gestion

Couche 2 : liaison de données (LAPDm)

Architecture protocolaire en couches d’un terminal GSMArchitecture protocolaire en couches d’un terminal GSM

Call Management (CM)Call Management (CM)

- Call Control (CC)- Services supplémentaires- Short messages (SMS)…

MobilityMobility Management (MM)Management (MM)

-Authentification-Mise à jour de la localisation -IMSI attach / detach…

Radio Radio ResourceResource (RR)(RR)

-Paging, activation chiffrement,allocation canaux dédiés, handover, rapport des mesures…

Contrôle de lien radio

SACCH FACCH

Protection et détection d’erreurs

Canaux physiques et logiques

SDCCH

RACH PCH

CCCH

AGCH BCCH

SCH FCCH

Construction de bursts

Couche 1 : couche physique

TCH

mécanisme de retransmission

CO

DE

C,

do

nnée

s us

ager

applications


- 46 -

Radio Rx Détection des bits Dé-chiffrement

Décodeurparole

modulateur chiffrement

Chaîne TXChaîne TX

Chaîne RXChaîne RX

Processeur avec le SW : CM, MM, RR,

LAPDm

Interfaceutilisateur

Application, jeux, etc.

Partie RF Partie bande baseData

Data

Messages de signalisation

270 kbit/s

Décodage canalDes-

entrelacement

Codagecanal

entrelacementConstr. desburstsRadio Tx Codeur

paroleCAN

CNA

22.8 kbps13 kbpspour FS

22.8 kbps 13 kbpspour FS

Traitement numérique

(DSP/ASIC etc.)

Traitements séquencés au rythme trame TDMA = 4.615 ms

Switch

Traitmnt.audio

Traitmnt.audio

Démodulation et décodage des burst

égaliseur, annul. d’écho.,

etc.

Messages de signalisation

Chaîne d’émission et de Chaîne d’émission et de réception d’un terminal GSMréception d’un terminal GSM


- 47 -Données utilisateurTraffic Channel for data � � user

rate 9,6 kbps, 4,8 kbps, <2,4 kbps

Voix plein / demi débitTraffic Channel for coded speech TCH/FSTCH/FS et TCH/HSTCH/HS � �Trafic Channel Trafic Channel

TCHTCH

Exécution du handoverFast Associated Control Channel FACCHFACCH � �

Supervision de la liaisonSlow Associated Control Channel SACCHSACCH � �

SignalisationStand-Alone Dedicated Control

Channel SDCCHSDCCH � �DedicatedDedicated control control

channelchannel

Messages courts diffusésCell Broadcast Channel CBCHCBCH �

Allocation de ressourceAccess Grant Channel AGCHAGCH �

Accès aléatoire du mobileRandom Access Channel RACHRACH �

Appel du mobilePaging Channel PCHPCH �

CommonCommon control control channel channel CCCHCCCH

accès partagé

Information systèmeBroadcast Control Channel BCCHBCCH �

Synchronisation + identification

Synchronisation Channel SCHSCH �

Calage sur fréquence porteuse

Frequency Correction Channel FCCHFCCH �Broadcast channel Broadcast channel

BCHBCHunidirectionnel en

diffusion (voie balise)

Type

s de

can

aux

en G

SM

Type

s de

can

aux

en G

SM


- 48 -

Définition de canal logique GSM Définition de canal logique GSM

� Ce sont des « fils » qui relient la couche physique à la couche 2. Ils sont définis par le type d’information qu’ils convoient

�� Canaux communs.Canaux communs. Canaux point à multipoint ou point à point unidirectionnels utilisés pour le transfert d’information d’un ou de plusieurs utilisateurs (AGCH, PCH, BCH, RACH et CBCH) (FCCH, SCH)

�� Canaux dédiés.Canaux dédiés. Canaux point à point dédiés à un utilisateur en particulier :

�� Canaux de traficCanaux de trafic.. Utilisés pour le transfert de la parole et des données usager (TCH) après établissement de la communication

�� Canaux de contrôleCanaux de contrôle.. Utilisés pour le transfert de messages de signalisation (SDCCH, SACCH, FCCH)

Canaux logiquesCanaux logiques


- 49 -

Définition de canal physique GSM Définition de canal physique GSM

� une paire de fréquences� un slot particulier par fréquence choisi parmi huit

Un canal physique est caractérisé par :

Métriques temporelles des canaux physiques� Trame radio. Intervalle de temps de longueur 8 slots, soit 4,615 ms ;� Slot. Intervalle de temps de longueur 577 µµss ;� FN. Compteur de trames qui sert de référence temporelle dans une cellule. Il est modulo M = 26 x 51 x 211

TCH

SACCH

Canal physique

�� un canal physique convoie un ou plusieurs

canaux logiques


- 50 -

Canaux physiques pour une Canaux physiques pour une transmission «transmission « duplexduplex »»

0 1 2 3 4 5 6 7

trame TDMA = 4,616 ms

tempstemps

slot = 577 µ

porteuse C0

porteuse C1

fréquencefréquence 0 1 2 3 4 5 6 7

trame TDMA = 4,616 ms

TX

RX

Le débit brut de transmission max. sur un canal physique de trafic GSM est de 456 / 20 ms = 22,8 kbps

BTSBTSMSMS


- 51 -

Allocation d’un canal SDCCH Allocation d’un canal SDCCH (appel sortant)(appel sortant)

BTS BSC

RR Channel request

MSC

Channel required

Channel activation

Channel activation ack.

Immediate assignement command

RR immediate assignment

RACH

AGCH

Commutation sur canal SDCCH

SABM [MM CM service request]SDCCH Establish indication

[MM CM service request]SCCP connectiop request[BSSMAP complete L3info [MM CM service request]]

SCCP connection confirmUA [MM CM service request]

SDCCH

MSÉ

tabl

isse

men

t de

Éta

blis

sem

ent d

e la

con

nexi

on R

Rla

con

nexi

on R

R

Un

chem

in c

ompl

et d

e U

n ch

emin

com

plet

de

sign

alis

atio

n es

t mai

nten

ant

sign

alis

atio

n es

t mai

nten

ant

disp

onib

le e

ntre

le M

S e

t NS

Sdi

spon

ible

ent

re le

MS

et N

SS


- 52 -

SSéélection de PLMNlection de PLMN

SSéélection de cellulelection de cellule

Inscription Inscription ((IMSI IMSI attachattach))

1) PLMN sélectionné

4) Résultat de l’inscription

3) Liste des PLMN accessibles

3) Demande d’inscription dans le PLMN sélectionné

2) Indication de service à l’usager

Mise sous tension du terminal : sélection Mise sous tension du terminal : sélection de PLMN et recherche de cellulede PLMN et recherche de cellule

MCC MNCCode pays

Code PLMN

Identité du PLMN

Sélection manuelle ou automatique


- 53 -

Phase de sélection/Phase de sélection/resélectionresélectionde cellule et de PLMN de cellule et de PLMN

Sélection initiale :Sélection initiale :-- Mise à jour du PLMNMise à jour du PLMN-- Choix d’une cellule «Choix d’une cellule « convenableconvenable »»

Y aY a--tt--il une cellule de meilleure qualité il une cellule de meilleure qualité dans un PLMN de plus haute priorité dans un PLMN de plus haute priorité

que le PLMN courant ?que le PLMN courant ?

Y aY a--tt--il une cellule de il une cellule de meilleure qualité meilleure qualité

dans le PLMN courant ?dans le PLMN courant ?

OuiOui

NonNon

ResélectionneResélectionne cette cellulecette cellule

Enregistrement :Enregistrement :-- Mise à jour de la localisationMise à jour de la localisation-- IMSI IMSI attachattach

OuiOui

NonNon

ResélectionneResélectionne ce PLMNce PLMN

Recherche de Recherche de voie balisevoie balise


- 54 -

CELL_DCHSDCCH TCH

Sélection de cellule

Mode connecté RR

Mise sous tension

Sélection/resé-lection de PLMN

Handover

Resélection de cellules

Mode veille RR

Tâches du mobile dans les Tâches du mobile dans les modes veille et connecté RRmodes veille et connecté RR

Ce mode est Ce mode est transparent au NSS transparent au NSS

Ce mode est Ce mode est transparent au BSS transparent au BSS


- 55 -

Mode veille RR Mode veille RR �� Le BSS ignore l’existence de la MS�� Une fois inscrite, la mobilité de la MS est gérée par le NSS. Sa position est connue avec la précision d’une LA. La MS peut être jointe par une procédure de paging�� La MS reçoit des informations système diffusées par le BSS�� La MS est identifiée par l’IMSI ou le TMSI �� La MS ne transmet ni ne reçoit des données usager

�La mobilité de la MS est gérée par le BSS avec la précision d’une cellule� Le mobile se voit allouer des ressources radio�� La MS peut transmettre/recevoir des données usager et/ou de la signalisation

EtatsEtats RR de la MSRR de la MS

Mode connecté RRMode connecté RR


- 56 -

Processus de Processus de handoverhandover

Processus qui permet de basculer une communication en cours d’un canal physique à un autre sans que la qualité du service ne soit dégradée. Le but est d’allouer un autre canal dédié à une MS déjà en mode dédié

� IntercellulaireIntercellulaire� se produit lorsque les mesures effectuées sur une cellule

voisine présentent une meilleure qualité que celles de la cellule active.� se produit quand une cellule voisine permet la

communication avec un niveau de puissance de signal plus faible� se produit lorsque le réseau souhaite transférer la charge

du trafic sur des cellules adjacentes

�� IntracellulaireIntracellulaire� se produit lorsque les mesures montrent que la qualité du

signal reçu est faible avec un niveau de champ du signal élevé dans la cellule active. Implique le BSC seul


- 57 -

MSC-A (ancre)

MSC-B (relais)

MSC-C (relais)

BSC1 BSC2 BSC3 BSC4

RTC/RNIS

Handover sous le même BSC

Handoverinter BSC

Handoverinter MSC

Handoversubséquent

Différents cas de Différents cas de handoverhandover intercellulaireintercellulaire

Données et signalisation

signalisation

BTS1 BTS2 BTS3 BTS4 BTS5


- 58 -

Sommaire généralSommaire général

Principes de GSM Principes de GSM

ÉÉvolutions prvolutions préévues pour GSMvues pour GSM•• DDééfinition de HSCSD, GPRS et EDGE finition de HSCSD, GPRS et EDGE

Principes de GPRSPrincipes de GPRS•• Description des nouveaux Description des nouveaux ééquipements quipements

•• Description des nouveaux protocolesDescription des nouveaux protocoles

•• Description des nouvelles procDescription des nouvelles procééduresdures

Principes de Principes de ll’’UMTSUMTS


- 59 -

Limitations de GSM pour Limitations de GSM pour le transfert de donnéesle transfert de données

�� Débit de transmission limité à 9 000 kbps�� Temps d’établissement long : 20 ~ 25 s�� Facturation selon le temps de connexion et non pas en fonction du volume de données transférées�� Pas de souplesse dans l’adaptation du débit�� Interconnexion complexe avec les réseaux paquet

⇐⇐⇐⇐ Une utilisation efficace de la ressource radio (débit à la demande)⇐⇐⇐⇐ Un accès simplifié aux réseaux paquet (Internet !!)⇐⇐⇐⇐ D’avantage d’utilisateurs desservis que l’on peut classer selon leurs besoins de transfert (en spécifiant la QoS)

… et les opérateurs demandent… et les opérateurs demandent


- 60 -

Solutions proposées pour Solutions proposées pour faire évoluer le GSMfaire évoluer le GSM

HSCSD HSCSD (< 57 kbps)

EDGE EDGE (384 kbps)

GPRS GPRS (< 171,2 kbps)

UMTS UMTS (2 Mbps)

GSMGSM (<14,2 kbps)

E-CSDE-GPRS


- 61 -

Principe de HSCSDPrincipe de HSCSD- proposé principalement par Nokia. Spécification finalisée en 1999- peu de succès commercial (disponible dans certains pays nordiques)- possibilité d’allouer plus d’un time slot à un abonné dans la limite des 8 slots disponibles : 115.2 kbps (8 x 14.4 kbps théorie) (38.4 kbps en pratique)- allocation de ressources radio à la demande- peu d’impact sur l’architecture des réseaux GSM, impact moyen sur le terminal

Nombre de Nombre de slotsslots selon type de canalselon type de canal

457,657,6

343,243,2

438,438,4

2328,828,8

2419,219,2

1314,414,4

129,69,6

14,84,8

TCH/14.4TCH/14.4TCH/9.6TCH/9.6TCH/4.8TCH/4.8Débit utile Débit utile

kbpskbps

mais c’est toujours mais c’est toujours du circuit !!!du circuit !!!


- 62 -

Principe de GPRSPrincipe de GPRS- introduction du monde paquet dans le GSM- souplesse pour l’allocation de ressources indépendamment dans les voies montante et descendante (communication asymétrique) - on n’utilise les slots que quand on en a vraiment besoin - augmente la granularité du débit disponible- débit maximum brut théorique : 8 x 21.4 = 171.2 kbps (autour de 54 kbps en pratique)- fort impacte sur le réseau cœur et sur le terminal. Impact moyen sur le réseau d’accès radio

---

220

132

0

Bits Bits poinçonnéspoinçonnés

3/415,9 kbpsCSCS--33

122 kbpsCSCS--44

2/313,7 kbpsCSCS--22

1/29,2 kbpsCSCS--11

Taux de Taux de codagecodage

Débit utile Débit utile par slotpar slot

Schéma de Schéma de codagecodage

très fiable

très peu fiable


- 63 -

Principe Principe d’EDGEd’EDGE

- introduction d’une nouvelle modulation : 8-Phase Shift Keying (8-PSK)- utilisé comme complément avec HSCSD et GPRS - débit maximum brut théorique : 300 kbps (E-CSD) et 380 kbps (E-GPRS)

(0,0,1)

(1,0,1)

(0,0,0)(0,1,0)

(0,1,1)

(1,1,1)

(1,1,0)

(1,0,0)

II

QQ

182,4 kbps553,6 kbpsDébit utile dans 8 Débit utile dans 8 x x slotslot (théorique)(théorique)

22,8 kbps69,6 kbpsDébit utile par Débit utile par slotslot

116348Bits par Bits par slotslot

13Bits par symboleBits par symbole

Débit symboleDébit symbole

GMSKGMSK88--PSKPSK

Constellation 8-PSK


- 64 -

GERAN

A

GbGb


SGSNSGSN

EIR

GMSC

GGSNGGSN

Réseau cœur GSM Phase 2+

Internet,X.25, etc.

GsGs

F

GnGn

GfGf GcGc

C

RTC

AuCH

HLR

D

GrGr

MSC/VLR

RTC, RNIS,PLMN, etc.BSC

BTS

SIM

BSS

MS

Abis

ME

SIM-ME

Um

BSC

BTSBSS

Abis

Architecture d’un réseau GSM Phase 2 +Architecture d’un réseau GSM Phase 2 +

� Introduction de services en mode paquets suivant la technologie GPRSGPRS : le débit pour la transmission des données peut aller jusqu’à 171,2 kbps� Introduction de nouveaux téléservices : appel en groupe, voix en diffusion…� Introduction de nouveaux codeurs de parole : EFR, AMR... � Apparition de nouvelles technologies d’accès radio : HSCSD et EDGE� Interconnexion assurée aux réseaux Internet et X.25

PCUPCU

PCUPCUGiGi


- 65 -

GPRS : nouvelles entités physiques dans GPRS : nouvelles entités physiques dans le réseau cœur et dans le réseau radiole réseau cœur et dans le réseau radio

PCU (Packet Control Unit). Unité de contrôle chargée: de la gestion de l’allocation des ressources radio pour des services GPRS, de la congestion et de la diffusion d’informations système liées au GPRS. Localisée dans la BTS, ou BSC ou SGSN.

Gateway GPRS Support Node (GGSN). Le nœud passerelle GPRS est un routeur qui effectue le routage des paquets, venant des réseaux PDP externes, vers le SGSN du destinataire. Il est également en charge de l’acheminement des paquets sortants vers le réseau PDP correspondant.

Serving GPRS Support Node(SGSN). Nœud GPRS en charge de la gestion des services àcommutation de paquets des abonnés attachés au réseau. En GPRS, il est relié, via l’interface Gb, à un ou plusieurs BSC.

Définition de nouvelles interfaces : « Gb », « Gs », « Gf », « Gn », « Gr », « Gb », « Gi »


- 66 -

GPRS : les nouveaux servicesGPRS : les nouveaux services

- Service point à point (premiers déploiements) :�� accès aux réseaux IP et X.25; accès aux réseaux IP et X.25; �� navigation sur Internet, navigation sur Internet, �� streamingstreaming audio & vidéo, audio & vidéo, �� MMS (photos, MMS (photos, vidéoclipsvidéoclips), ), �� ii--mode mode �� FTP, chat, FTP, chat, telnettelnet, émail, , émail, géolocalisationgéolocalisation……

- Service point à multipoint (plus tard) :- service service multicastmulticast

-Service de messagerie courts SMS

Fondé sur un modèle de service de type MINITELFondé sur un modèle de service de type MINITEL


- 67 -

Qualité de service en GPRSQualité de service en GPRS

Paramètres de QoS

Priorité : Priorité : haute, moyenne, basse

Fiabilité :Fiabilité : probabilité de perte de données, probabilité de données hors séquence,

probabilité de corruption de données

Délais :Délais : mesuré entre deux points de référence

Débit

- La MS demande au réseau ce dont on a vraiment besoin

- La QoS requise est indiquée par la MS au réseau au moment d’établir un « contexte PDP »

- C’est le réseau qui approuve ou pas la demande selon les conditions d’abonnement et en fonction des ressources disponibles


- 68 -

Architecture protocolaire d’un réseau GPRSArchitecture protocolaire d’un réseau GPRS

Um Gn Gi

TDMA TDMA L1bis L1bis L1 L1

MAC MAC Frame Relay Frame Relay L2 L2

RLC

MS BSS

LLC

GMM

SM

RLC BSSGP BSSGP

SGSN

LLC

IP

UDP/TCP

IP

UDP/TCP

GMM GTP

GGSN

Gb

Plan de contrôlePlan de contrôle : échange de signalisation entre le réseau fédérateur GPRS et la Méchange de signalisation entre le réseau fédérateur GPRS et la MSS

SMGTP GTP

TDMA

MAC

RLC

MSMS

LLC

SNDCP

IP, PDP

Application

Plan usagerPlan usager : échange de données entre le réseau fédérateur GPRS et la MSéchange de données entre le réseau fédérateur GPRS et la MS

Um

TDMA L1bis

MAC Frame Relay

BSSBSS

RLC BSSGP

Gb

L1bis L1

Frame Relay L2

BSSGP

SGSNSGSN

LLC

IP

UDP ou TCP

Gn

SNDCP GTPIP/PDP

GGSNGGSN Fournisseur Fournisseur de servicede service

L1

L2

IP

UDP ou TCP

GTP

IP, PDP

L1

L2

IP, PDP

IP/PDP

Gi

L1

L2

IP, PDP

Application


- 69 -

• transfert des données usager entre le SGSN et la MS• compression et décompression des données usager

LLC• fiabilise le lien logique entre la MS et le SGSN• contrôle des séquences, ordre de livraison, contrôle des

flots, détection d’erreurs, retransmission (ARQ)

RLC/MAC• RLC fiabilise le lien radio entre la MS et le BSS• MAC contrôle l’accès au canal radio partagé par plusieurs MS

Architecture protocolaire Architecture protocolaire d’un réseau GPRS d’un réseau GPRS –– 2/32/3

• gère les échanges entre le BSC et le SGSN• matérialise la QoS demandée par la MS et autorisée par le SGSN• le transport des données usager est effectué selon la technologie

Frame Relay

BSSGP

SNDCP


- 70 -

GTP : protocole de tunnel GTPGTP : protocole de tunnel GTP

� Utilise le protocole IP / UDP afin de créer un « tunnel » pour y transmettre les paquets entre le GGSN et le SGSN (via l’interface « Gn ») :

� GTP-C (plan de contrôle) : coordonne les procédures liées à un contexte PDP

� GTP-U (plan usager) : transfert transparent des données usager

adresse IP de la source dans le tunnel

en-tête UDP

en-tête GTP

datagramme IP à passer par le tunnel

adresse IP du destinataire dans le

tunnel

Architecture protocolaire Architecture protocolaire d’un réseau GPRS d’un réseau GPRS –– 3/33/3


- 71 -

Classe de terminaux GPRSClasse de terminaux GPRS

• Accès simultané à des services circuit (GSM) et paquet (GPRS)• La MS doit être capable de gérer deux connexions simultanément• Impact sur la partie RF de la MS – il faut qu’elle soit full-duplex

Terminaux classe ATerminaux classe A

• L’accès simultané à des services circuit (GSM) et paquet (GPRS) n’est pas possible• La MS est inscrite auprès du MSC et du SGSN et lit des messages de paging pour des service circuit et paquet indépendamment• Le mode GPRS peut être suspendu lors d’un appel voix GSM• Ce sont les terminaux GPRS les plus répandusterminaux GPRS les plus répandus actuellement

Terminaux classe BTerminaux classe B

• Le passage de GSM à GPRS se fait manuellement • La MS ne surveille pas le paging GSM (appels circuits entrants) lorsqu’il opère en GPRS et viceversa

Terminaux classe CTerminaux classe C


- 72 -

Classes Classes multislotmultislotde terminaux GPRSde terminaux GPRS

TX et RX simulta. dans des fréqs différent.

23∆∆∆∆ slots

entre TX et RX

Sans limite5432Max slots

actifs

43432213221211Max. slots TX

43444343323221Max. slots RX

1413121110987654321Classe multislot

Classe 10 1 TX (8-12 kbps), 4 RX (32-48 kbps) ou 2 TX 16-24 kbps), 3 RX (24-36 kbps)

Classe 121 TX (8-12 kbps), 4 RX (32-48 kbps) ou2 TX (16-24 kbps), 3 RX (24-36 kbps) ou 3 TX (24-36 kbps ), 2 RX (16-24 kbps) ou4 TX (32-48 kbps ), 1 RX (8-12 kbps)


- 73 -

7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1

4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6

Voie descendante

Voie montante

Utilisateur GPRS 1

Utilisateur GPRS 2

fo

f1

BTS BSC2

7

3

8

4

1

7 8 1 2 3 4 56 7 8 1

4 56 7 8 1 2 3 4 5 6

Voie descendante

Voie montante

fo

f12 3 4

7 81

Classes Classes multislotmultislotde terminaux GPRS (exemple)de terminaux GPRS (exemple)


- 74 -

GPRS : Canaux logiquesGPRS : Canaux logiques

Canal auxiliaire de contrôleDesc./mont.PACCH

Transfert de données usagerDesc./mont.PDTCHPTCH

Services multicastDescendantePNCH

Confirmation d’accèsDescendantePAGCH

PagingDescendantePPCH

Accès aléatoireMontantePRACH

PCCCH

Diffusion d’informations systèmeDescendantePBCCHPBCCH

RôleVoieNomGroupe


- 75 -

GPRS : nouvelles procédures GPRS : nouvelles procédures gérées par le SGSNgérées par le SGSN

��ProcProcéédure dure GPRS GPRS attachattach. Permet au mobile de se faire connaître auprès du réseau et d’accéder aux services GPRS�� Procédure Procédure GPRS GPRS detachdetach. Permet au mobile ou au réseau de s’informer l’un l’autre lorsque les services gérés par le SGSN ne sont plus accessibles� Procédures dé sécurisation des appelsProcédures dé sécurisation des appels. Comprennent l’authentification, l’assignation d’identificateurs temporaires (P-TMSI) et l’activation du chiffrement� Procédures de gestion de la mobilitéProcédures de gestion de la mobilité. Permettent de suivre le mobile dans ses déplacements tout en assurant la continuité des services � nouvelles zones de localisation (RA)� Procédures d’activation d’un contexte PDPProcédures d’activation d’un contexte PDP. Nécessaire pour pouvoir transmettre et/ou recevoir des données usager


- 76 -

EtatsEtats du mobile visdu mobile vis--àà--vis vis du SGSN du SGSN –– 1/21/2

IDLE READY STANDBY

GPRS GPRS attachattach

� Temps écouléTemps écoulé� Force to Force to standbystandby� AbnormalAbnormal RL conditionRL condition

Réception de PDURéception de PDU� GPRS GPRS detach detach � RAU RAU reject reject � GPRS GPRS attach rejectattach reject� Cancel locationCancel location


- 77 -

Etats Etats du mobile vis à vis du mobile vis à vis du SGSN du SGSN –– 2/22/2

• Le mobile n’est pas joignable pour un service GPRS (non inscrit au réseau GPRS, il est détaché)

État GPRS IDLEÉtat GPRS IDLE

• La position du mobile est connue à la cellule près gérée par le SGSN• Il doit effectuer une procédure cell update à chaque changement de cellule• Accès possible à des services paquet sans paging• Le MS peut transmettre ou recevoir de l’information

État GPRS READYÉtat GPRS READY

• La position du mobile est connue à la routing area (RA) près• Accès possible à des services paquet avec paging préalable• Il doit effectuer une procédure RA update à chaque changement de RA

État GPRS STANDBYÉtat GPRS STANDBY


- 78 -

SGSN1

BSC1

B1 B2 B3 B4

RA1

LA1

B5 B6 B8 B9

RA2

LA2

B7

RA3

B10 B11 B12 B13

RA4

LA3

B14 B15 B17 B18

RA5

B16

RA6

BSC2 BSC3 BSC4

SGSN2

Les zones de Les zones de localisation en GPRSlocalisation en GPRSMSC/ VLR1

MSC/ VLR2

RA. Sous-ensemble de cellules dans une LA placées sous le contrôle d’un BSC et gérées par un même et unique SGSN.


- 79 -

Procédures «Procédures « GPRS GPRS attachattach »»

Pour avoir accès à des services paquet

… la MS doit s’attacher au réseau GPRS

L’inscription se déroule entre la MS et le SGSN

- vérifie que l’abonné est autorisé à utiliser le réseau pour accéder à ses services (processus d’authentification)- prend une copie du profile de souscription de l’abonné de l’HLR- assigne à la MS une identité temporaire pour sécuriser les échanges ultérieurs (P-TMSI)

Le SGSN :Le SGSN :

Aussi, il est possible d’effectuer une procédure combinée « GPRS/IMSI attach »afin de s’inscrire auprès du MSC et du SGSN en une seule fois (avec l’interface « Gs »)

HLR

BSC

BTS

SGSN1

Gb

Abis

GPRS GPRS attach requestattach request / / acceptaccept


- 80 -

Notion de contexte PDPNotion de contexte PDP

AP

N c

AP

N b

GGSNA

PN

a

contexte PDP a1 (APN a, adresse PDP a, QoS1)

contexte PDP a2 (APN a, adresse PDP a, QoS2)

GGSN

contexte PDP b (APN b, adresse PDP b, QoS)

contexte PDP c (APN c, adresse PDP c, QoS)

SGSN

MS

Accès Internet

Accès serveur WAPAccès

Intranet/VPN

contexte PDP primaire

contexte PDP secondaire

cba2a1Contextes PDP

Type de réseau PDP : …APN : …Adresse PDP : …QoS : …

HLR

Un contexte PDP est un “tuyau” virtuel qui décrit les caractéristiques d’une connexion à un réseau PDP


- 81 -

Réseau GPRS

201.19.26.0

201.19.26.43

201.19.26.86

Routeur (IP)

Réseau IP A202.74.18.0

Réseau IP B198.14.76.0

202.74.18.11 198.14.76.21

Adressage dans un réseau GPRSAdressage dans un réseau GPRS

� Un réseau GPRS est un « Intranet » privé dont le propriétaire est l’opérateur

L’allocation d’adresse à la MS est statique ou dynamique


- 82 -

Réseau cœur GSM/GPRS

NSS

SGSN

EIR

Gf Gc

Internet, Internet, VPN

GPRS

HLR AUC

SGSN

GGSN

DNS

BSS

1

2

3

4

5

1. La MS fait la demande d’activation d’un contexte PDP en indiquant : le type de réseau type de réseau PDPPDP, l’APNAPN, son adresse PDPadresse PDP, l’identité NSAPINSAPI, la QoSQoS, etc.

2. Le SGSN vérifie les conditions d’abonnement de la MS en interrogeant le HLR3. Si tout est en règle, le SGSN consulte le DNS pour déterminer l’adresse IP du GGSN à

partir de l’APN indiqué par la MS 4. Le SGSN établit un lien de signalisation avec le GGSN identifié5. Le GGSN alloue une adresse IP à la MS à partir du pool dont l’opérateur dispose ou à partir d’un serveur de type RADIUS lorsque l’on accède à un réseau privé (VPN)

RADIUS

Exemple 1 : Activation dExemple 1 : Activation d’’un contexte PDPun contexte PDP


- 83 -

La MS demande l’activation d’un contexte PDP avec les paramètres suivants :Type de rType de rééseau PDPseau PDP :: IP, APN : MYINTERNET.com, adresse PDP : non

indiquée

A la réception de cette demande : 1. Le SGSN vérifie les conditions d’abonnement de la MS pour l’accès à Internet2. Le SGSN vérifie que l’APN indiqué est valide3. Le SGSN identifie le GGSN associé à l’APN indiqué en interrogeant un DNS4. Puisque la MS ne possède pas d’adresse IP, c’est au GGSN de lui en allouer une parmi le pool d’adresses dont l’opérateur dispose

Exemple 2 : Activation dExemple 2 : Activation d’’un contexte PDP un contexte PDP pour un accpour un accèès transparent s transparent àà InternetInternet

GPRS IPBackbone

Firewall

Internet

Firewall

Serveur

SGSNGGSNBSC

Il s’agit dans cet exemple d’un accès classique à Internet sans que le GGSN participe à l’authentification de la MS pour le compte du réseau externe

DNS

Intranet


- 84 -

La MS demande l’activation d’un contexte PDP avec les paramètres suivants :Type de rType de rééseau PDPseau PDP :: IP, APN : MYVPN.com, adresse PDP : non indiquée

A la réception de cette demande :

1. Le SGSN vérifie l’abonnement de la MS pour ce type de service2. Le SGSN vérifie que l’APN indiqué est valide3. Le SGSN identifie le GGSN associé à l’APN indiqué en interrogeant un DNS4. Le GGSN participe à l’authentification de la MS pour le compte du VPN. Le

GGSN alloue à la MS une adresse IP. RADIUS peut être utilisé par le GGSN pour ces deux tâches

Exemple 3 : Activation dExemple 3 : Activation d’’un contexte PDP un contexte PDP pour un accpour un accèès non transparent s non transparent àà un un IntranetIntranet

GPRS IPBackbone

Firewall

Internet

Firewall

Intranet/VPN

SGSNGGSNBSC

DNS

L2TP & IPsec Tunnel

RADIUSAccès sécurisé négocié par le GGSN suite à la demande de la MS


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Exemple 4 : routage des Exemple 4 : routage des paquets dans un rpaquets dans un rééseau GPRS seau GPRS

BSC

BTS

Réseau Internet

Routeur

SGSN2

Réseau fédérateur GPRS intra-PLMN

GGSN2

SGSN

GGSN1

Réseau fédérateur GPRS intra-PLMN

BSC

BTS SGSN1

Passerelle

Réseau fédérateur GPRS inter-PLMN

Passerelle

Gi

Gn

Gi

Gn

Gn

GbAbis

Gn

Gb

Serveur

Abis

Gn

GpPLMN 2 (réseau d’intinérance)

PLMN 1 (réseau nominal)

Appel sortant MS

Appel sortant serveur

Gp

HLR

log canal

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