Gsm Protocoles & ProcéDures

Anouar Loukili
Anouar LoukiliProject Engineer à Groupe Smaico
SYSTÈME GSM,[object Object],PROTOCOLES & PROCEDURES,[object Object],1,[object Object],Réalisé par:				Proposé par:,[object Object],Anouar Loukili				M.  M. R. Britel,[object Object],Anas Bennani,[object Object]
PLAN,[object Object],INTRODUCTION,[object Object],ARCHITECTURE,[object Object],PROTOCOLES,[object Object],PROCEDURES,[object Object],CONCLUSION,[object Object],2,[object Object]
Architecture,[object Object],3,[object Object]
Architecture ,[object Object],Le réseau de radiotéléphonie utilise d’une part le réseau téléphonique classique ainsi que la liaison radio. ,[object Object],On peut diviser cet accès radio en trois sous-ensembles que sont :,[object Object],Le sous-système radio BSS,[object Object], Le sous-système d’acheminement NSS,[object Object], Le sous-système d’exploitation et de maintenance OSS,[object Object],4,[object Object]
Architecture : BSS,[object Object],Le sous-système radio ou BSS. ,[object Object],Ce système assure les transmissions radioélectriques et gère la ressource radio.,[object Object], Il prend aussi en charge la transmission adapté au canal radio, l’allocation des canaux et décide des Handover.,[object Object], ,[object Object],5,[object Object]
Architecture : BSS,[object Object],Le système BSS est composé de plusieurs éléments :,[object Object],Les BTS (Base Transceiver Station).,[object Object],Ils prennent en charge la modulation et la démodulation, le chiffrement, la mise en trame et en paquets élémentaires radio, le codage correcteur d’erreur. Ils vérifient aussi le bon déroulement des contacts radios en prenant des mesures régulières qu’ils transmettent aux BSC.,[object Object],	La BTS contrôle la couche liaison de données pour l’échange de signalisation entre les mobiles et l’infrastructure (protocole LAP D). Ils sont reliés aux BSC en chaîne ou bien en étoile.,[object Object],Les BSC (Base Station Controler).,[object Object],Ils contrôlent un ensemble de BTS et permettent en fait une concentration de circuits. C’est véritablement l’organe intelligent du BSS. Ils prennent les décisions résultant des mesures effectuées par le BTS.,[object Object],	Concrètement, ils commandent l’allocation des canaux, gèrent les Handover, contrôlent les puissances des mobiles et des BTS. La capacité des BSC dépend du trafic à écouler.,[object Object],6,[object Object]
7,[object Object]
Architecture : NSS,[object Object],Le sous-système d’acheminement NSS (Network Sub-System). ,[object Object],Ce sous-système représente le réseau fixe qui comprend l’ensemble des fonctions nécessaires à l’établissement des appels et à la gestion de la mobilité. Il gère donc l’itinérance.,[object Object],	L’itinérance est définie par la possibilité d’utiliser un terminal de télécommunication en un point quelconque en s’identifiant grâce à un code confidentiel par exemple.,[object Object],Il s’agit donc pour le réseau de mémoriser la localisation de l’abonné et ensuite d’être capable d’acheminer les appels qui lui sont destinés. Un tel réseau n’offre par contre pas la possibilité de couper la conversation pour changer de ligne par exemple. On parle en effet dans ce cas de Handover, administré par les BSS.,[object Object],8,[object Object]
Architecture : NSS,[object Object],Le NSS est composé là encore de plusieurs éléments:,[object Object],Les MSC (Mobile-services Switching Centre).,[object Object],Ce sont des commutateurs mobiles. Ils gèrent l’établissement des communications entre un mobile et un autre MSC, ainsi que l’exécution éventuelle des Handover.,[object Object], ,[object Object],Les VLR (Visitor Location Register).,[object Object],Ce sont les bases de données qui gèrent la mobilité des usagers : vérification des caractéristiques d’un abonné, transfert d’informations de localisation…,[object Object],	Il contient toutes les données des abonnés mobiles présents dans une zone géographique.,[object Object], ,[object Object],Le HLR (Home Location Register).,[object Object],Le HLR est une base de données de localitsation et de caractérisation des abonnés d’un réseau public de mobiles.,[object Object],	Il enregistre en effet l’identité internationale de l’abonné par le réseau, cette identité se nomme IMSI (International Mobile SubscriberIdentity). Il enregistre aussi le numéro d’annuaire de l’abonné, le profil de l’abonnement, à savoir tous les services supplémentaires auxquels l’abonné a souscrit.,[object Object],9,[object Object]
10,[object Object]
Architecture : OSS,[object Object],Le sous-système d’exploitation et de maintenance OSS (OperationSubscriber System).,[object Object],	Il assure la gestion et la supervision du réseau. C'est la fonction dont l'implémentation est laissée avec le plus de liberté dans la norme GSM. La supervision du réseau intervient à de nombreux niveaux :,[object Object],		» Détection de pannes. 	» Mise en service de sites. 	» Modification de paramétrage. 	» Réalisation de statistiques. ,[object Object],	Dans les OMC (Operation and Maintenance Center), on distingue l'OMC/R (Radio) qui est relié à toutes les entités du BSS, à travers les BSC, l'OMC/S (System) qui est relié au sous système NSS à travers les MSC. Enfin l'OMC/M (Maintenance) contrôle l'OMC/R et l'OMC/S.,[object Object],11,[object Object]
12,[object Object]
Architecture : Les interfaces,[object Object],L’interface Um,[object Object],C’est l’interface entre les deux sous systèmes MS (Mobile Station) et le BSS (Base Station Sub-system. On la nomme couramment « interface radio » ou « interface air ».,[object Object],L’interface Abis,[object Object],C’est l’interface entre les deux composants du sous système BSS : la BTS (Base Station Transceiver) et le BSC (Base Station Controler).,[object Object],L’interface A,[object Object],C’est l’interface entre les deux sous systèmes BSS (Base Station SubSystem) et le NSS (Network SubSystem).,[object Object],13,[object Object]
14,[object Object]
Protocoles,[object Object],15,[object Object]
Overview :,[object Object],	Le modèle en couche de l’architecture GSM intègre et lie les communications peer-to-peer  entre deux systèmes différents. ,[object Object],	La couche inférieure satisfait les services des protocoles des  couches supérieures. Les notifications sont passés d’une couche à une autre pour assurer que l’information est proprement formée, transmise et reçue.,[object Object],16,[object Object]
Pile des Protocoles de Signalisation: ,[object Object],17,[object Object]
Couche L1 (Couche Physique),[object Object],Définit l’ensemble des moyens de transmission et de réception physiques de l’information.,[object Object], Sur l’interface Abis, la transmission est numérique, le plus souvent sur des voies 64 kbps.,[object Object], Sur l’interface radio, elle est plus complexe du fait des opérations à effectuer : codage correcteur d’erreurs, multiplexage des canaux logiques, mesures radio…,[object Object],18,[object Object]
Couche L2 (Liaison de données),[object Object],A pour objet de fiabiliser la transmission entre deux équipements par un protocole.,[object Object], Les protocoles adoptés comportent un mécanisme d’acquittement et de retransmission (ARQ , AutomaticRepeatRequest).,[object Object], La liaison entre la BTS et la BSC est gérée par le LAPD utilisé dans le RNIS.,[object Object], Entre la MS et la BTS on utilise une version modifiée du LAPD : le LAPDm,[object Object],19,[object Object]
   Couche L2 : Protocole LAPD,[object Object],Le LAPD (Link Access Protocol - Canal D) est un protocole de couche 2, qui est défini dans CCITT Q.920/921. ,[object Object],		LAPD travaille dans le AsynchronousBalanced Mode (ABM). Ce mode est totalement équilibré (c'est-à-dire, pas de relation master / slave). ,[object Object],		Chaque station peut initialiser, contrôler, corriger les erreurs, et envoyer des trames à tout moment. Le protocole traite la DTE et la DCE d'égal à égal.,[object Object],20,[object Object]
  Couche L2 : Protocole LAPDm,[object Object],LAPDm est l'adaptation du LAPD pour l'interface radio. ,[object Object],LAPDm est semblable au LAPD mis à part qu'il n'introduit pas d'acquittement pour les messages des canaux logiques unidirectionnels (BCCH, PCH, AGCH).,[object Object],21,[object Object]
Interface Um,[object Object],22,[object Object]
Interface Um,[object Object],❑ Interface définie entre la BTS et la BSC.,[object Object],Protocoles MS:,[object Object],Les  protocoles de signalisation en GSM sont structurés généralement en trois couches, selon l’interface . ,[object Object],Couche1:  Couche physique , qui utilise les structures canal sur l’interface aire .,[object Object],Couche 2:  Couche liaison de données. Sur l’interface Um, la couche liaison de données  est une version  modifiée du LAPD protocole utilisé en ISDN,  appelé Link Access Protocol sur le canal Dm (LAPDm).,[object Object],23,[object Object]
Interface Um,[object Object],Protocoles MS:,[object Object],Couche 3:  La  couche 3 du protocole de signalisation  GSM est  subdivisé en trois sous-couches : ,[object Object],[object Object]
MM (Mobility Management): mise à jour de la localisation, authentification et identification abonnés
CM (Connection Management) : établissement, maintien et abandon des communications (entre la MS et le MSC)24,[object Object]
Interface Um,[object Object],25,[object Object]
Interface Um : RR,[object Object],Protocole RR ,[object Object],supervise la mise en place d'un lien, radio et fixe, entre la MS et la MSC. ,[object Object],Les principaux composants concernés sont la MS, la BSS, et la MSC. ,[object Object],Le protocole RR s’occupe de la gestion d'une RR-session, qui est le temps que le mobile est en mode dédié, ainsi que la configuration des canaux radio, y compris la répartition des canaux de distribution dédiés.,[object Object],26,[object Object]
Interface Um : MM,[object Object],Protocole MM ,[object Object], construit sur la couche supérieure de la couche RR et gère les fonctions qui découlent de la mobilité de l'abonné, ainsi que l'authentification et la sécurité.,[object Object],La gestion de lieu concerne les procédures qui permettent au système de connaître l'emplacement actuel de la MS sous tension afin que le routage des appels peut être accompli.,[object Object],27,[object Object]
Interface Um: CM,[object Object],La couche CM contient 3 éléments :,[object Object],[object Object]
	SMS (Short Message Service) gestion de la transmission et la réception des messages courts
	SS (Supplementary Services) gestion des services supplémentaires 28,[object Object]
Interface Abis,[object Object],29,[object Object]
InterfeceAbis:,[object Object],	❑ Interface définie entre la BTS et la BSC.,[object Object],	❑ Supporte la transmission des communications des usagers et de la signalisation,[object Object],	A ce niveau, les ressources radio dans la plus basse portion de la couche 3 sont changé de la RR à la BTSM (Base Transceiver Station Management). ,[object Object],30,[object Object]
InterfeceAbis: L1,[object Object],31,[object Object]
InterfeceAbis: L1,[object Object],Couche Physique:,[object Object],❑ Canaux de trafic,[object Object],	❑ Informations émises sur les canaux TCH (voix ou données utilisateurs) à des débits de 16 ou 64kbit/s,[object Object],❑ Canaux de signalisation,[object Object],	❑ En fonction de l'importance de la BTS, un ou plusieurs canaux vont supporter la signalisation pour les dialogues MS-BSC, MS-MSC et BSC-BTS à des débits de 16 ou 64 kbit/s,[object Object],32,[object Object]
Interface Abis : L2,[object Object],❑ Repose sur LAPD avec support des message suivants :,[object Object],		❑ Messages de niveau supérieur entre mobile et réseau (signalisation), plus exactement entre un TRX et la BSC (sur un canal particulier i.e : un slot sur une fréquence donnée),[object Object],		❑ Messages de supervision et de maintenance de la BTS, par exemple configuration d'un TRX ou mise en mode maintenance de la BTS,[object Object],		❑ Messages internes de gestion de la liaison de données BTS-BSC,[object Object],	❑ Messages émis en mode connecté (seuls les messages de remontées de mesure sont transmis en mode non connecté  -émission périodique-),[object Object],33,[object Object]
Interface Abis : L2,[object Object],❑ 2 types de messages:,[object Object],	❑ Transparents : entre la MS et le BSC ou le MSC et pour lesquels la BTS agit comme relais.,[object Object],	❑ Non Transparents : contenant les commande entre la BTS et le BSC (géré par la couche BTSM).,[object Object],34,[object Object]
Interface A :,[object Object],      C’est l’interface entre les deux sous systèmes BSS (Base Station Sub System )et le NSS (Network Sub System),[object Object],❑ Utilise  le réseau sémaphore SS7,[object Object],[object Object]
 Pile protocolaire contenue :
   MTP (Message Transfert Part)
   SCCP (SignallingConnection Control part )
   BSSAP (BSS Application Part)35,[object Object]
Interface A :,[object Object],[object Object]
    La possibilité de transférer de la signalisation pure indépendamment de              l'établissement d'un circuit.,[object Object],[object Object],            temps d'occupation inefficace des circuits.,[object Object],[object Object],           communication sans que l'utilisateur soit gêné.,[object Object],[object Object],             correspondant demandé est réellement joignable.,[object Object],36,[object Object]
Interface A :,[object Object],[object Object]
 La structure en couches basses du SS7 est proche du modèle OSI.
 les quatre premières couches de protocoles:
MTP1
MTP2
MTP3
SCCPLes seules couches reprises par le système GSM à l'interface A.,[object Object],37,[object Object]
Interface A :,[object Object],Le MTP (Message Transfert Part),[object Object],[object Object]
 Divisé en trois niveaux
 Proches des trois premières couches du modèle OSI  38,[object Object]
Interface A :,[object Object],Le MTP (Message Transfert Part),[object Object],[object Object]
   Définit les caractéristiques physiques,          électriques et fonctionnelles d'une liaison ,[object Object],         physique (SS7) et les moyens d'y accéder,[object Object],[object Object],        numériques à 64 kbit/s,[object Object],39,[object Object]
Interface A :,[object Object],Le MTP (Message Transfert Part),[object Object],[object Object]
 Définit les fonctions et les procédures de transfert des messages de signalisation de façon à fournir un transfert fiable entre deux points.
 Couche liaison de données du modèle OSI.
 Les données échangées : «  trames sémaphores » 40,[object Object]
Interface A :,[object Object],Le MTP (Message Transfert Part),[object Object],[object Object],                      une liaison ,[object Object],[object Object]
un mécanisme de contrôle du flux
de détection d'erreur
de correction par retransmission.
Par conséquent, le MTP2 comporte un mécanisme de surveillance du taux d'erreur sur la liaison sémaphore41,[object Object]
Interface A :,[object Object],Le MTP (Message Transfert Part),[object Object],[object Object]
Le MTP3 définit les fonctions et les procédures de transfert de messages entre les nœuds du réseau sémaphore
Il comprend deux fonctions :
 Orientation des messages de signalisation
 Gestion du réseau sémaphore42,[object Object]
Interface A :,[object Object],Le MTP (Message Transfert Part),[object Object],[object Object]
La fonction d'orientation
 Réalise le routage des messages entre        l'expéditeur et le destinataire à travers SS7,[object Object],43,[object Object]
Interface A :,[object Object],Le MTP (Message Transfert Part),[object Object],[object Object]
la fonction de gestion sémaphore
  établir des actions et procédures nécessaires pour assurer le service de signalisation
  réagir en cas de défaillance du réseau         sémaphore ,[object Object],[object Object],44,[object Object]
Interface A :,[object Object],Le SCCP (SignallingConnection Control Part),[object Object],[object Object],        au  MTP : ,[object Object],[object Object]
   le SCCP permet de réaliser l'interconnexion de réseaux et l'adressage au sein de plusieurs réseaux
le service orienté connexion :
   le SCCP permet d'offrir des services avec connexion non présents dans le MTP.  45,[object Object]
Interface A :,[object Object],Les couches hautes : BSSAP (BSS Application Part),[object Object],[object Object]
Cette couche est formée de deux sous-couches :
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  • 25. MM (Mobility Management): mise à jour de la localisation, authentification et identification abonnés
  • 26.
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  • 29.
  • 30.
  • 31. SMS (Short Message Service) gestion de la transmission et la réception des messages courts
  • 32.
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  • 34.
  • 35.
  • 36.
  • 37.
  • 38.
  • 39.
  • 40. Pile protocolaire contenue :
  • 41. MTP (Message Transfert Part)
  • 42. SCCP (SignallingConnection Control part )
  • 43.
  • 44.
  • 45.
  • 46.
  • 47.  La structure en couches basses du SS7 est proche du modèle OSI.
  • 48. les quatre premières couches de protocoles:
  • 49. MTP1
  • 50. MTP2
  • 51. MTP3
  • 52.
  • 53.
  • 54. Divisé en trois niveaux
  • 55.
  • 56.
  • 57.
  • 58.
  • 59. Définit les fonctions et les procédures de transfert des messages de signalisation de façon à fournir un transfert fiable entre deux points.
  • 60. Couche liaison de données du modèle OSI.
  • 61.
  • 62.
  • 63. un mécanisme de contrôle du flux
  • 65. de correction par retransmission.
  • 66.
  • 67.
  • 68. Le MTP3 définit les fonctions et les procédures de transfert de messages entre les nœuds du réseau sémaphore
  • 69. Il comprend deux fonctions :
  • 70. Orientation des messages de signalisation
  • 71.
  • 72.
  • 74.
  • 75.
  • 76. la fonction de gestion sémaphore
  • 77. établir des actions et procédures nécessaires pour assurer le service de signalisation
  • 78.
  • 79.
  • 80. le SCCP permet de réaliser l'interconnexion de réseaux et l'adressage au sein de plusieurs réseaux
  • 81. le service orienté connexion :
  • 82.
  • 83.
  • 84. Cette couche est formée de deux sous-couches :
  • 86.
  • 87.
  • 88.
  • 89.
  • 90.
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  • 93.
  • 94.
  • 95.
  • 96. MS bascule vers le canal FCCH de la porteuse la plus forte
  • 97. MS lit les data de synchronisation SCH
  • 98. MS lit les données sur le canal BCCH
  • 99. MS reste sur le BCCH
  • 100.
  • 101.
  • 102.
  • 106.
  • 107.
  • 108.
  • 109.
  • 110.
  • 111. utilisé pour les mises à jour de localisation, la phase précédant l'allocation d'un canal de traffic
  • 113.
  • 114.
  • 115.
  • 116. Un réseau GSM est divisé en cellules. Un groupe de cellules est considérée comme une zone de localisation
  • 117. Un téléphone mobile en marche informe le réseaudes changements dans la zone de localisation
  • 118. Si le mobile se déplace d'une cellule dans une zone de localisation d'une cellule dans une autre zone de localisation
  • 119.
  • 120.
  • 122. Normal Location Update
  • 124.
  • 125.
  • 126.
  • 127.
  • 128.
  • 129.
  • 130.
  • 131.
  • 132.
  • 133. Le MS calcule le SRES sur la base du RAND qui a été donné et envoie le SRES à la BSS dans une réponse d'authentification (AUTH_RESP) message
  • 134. La BSS vérifie le SRES. Si le SRES est juste, alors le MS est authentifié et il est permis l'accès au réseau. La BSS enverra un message service Accepter (CM_SERV_ACC) en faisant savoir aux MS que la demande de service a été reçue et traitée.
  • 135.
  • 136.
  • 137.
  • 138. La BSS attribue un TCH à la MS par l'envoi d'un message Assignment commande (ASS_CMD). Ce message spécifie l'émetteur (TRX), et quel Time Slot (TS) à utiliser. * La BSS n’attribue pas de TCH à la MS jusqu'à ce que le MSC envoie un call proceeding(CALL_PROC) message à la BSS indiquant que l'IAM ( Initial Address Message) a été envoyé.
  • 139.
  • 140.
  • 141.
  • 142. Sur la base du numéro composé, le GMSC décide de l'endroit où router l'IAM dans le RTPC.
  • 143.
  • 144.
  • 145.
  • 146.
  • 147.
  • 148.
  • 149. La BSS envoi le DISC à la MSC. Une fois que le MSC reçoit le message DISC, elle envoie un message Release (REL) par le biais du message GMSC au RTPC, ainsi que à travers les BSS à la MS.
  • 150. La MS répond par l'envoi d'un message release complete (REL_COM) à la BSS sur le FACCH. Le message BSS REL_COM est transmit à la MSC. Une fois que la MSC reçoit le message REL_COM l'appel est considéré comme clos .
  • 151. Bien que l'appel a pris fin, la BSS a encore un TCH alloué à la MS. La MSC envoie un message channel release (CHAN_REL) message à la BSS. La BSS CHAN_REL transmet le message à la MS.
  • 152.
  • 153.
  • 154.
  • 155. Il existe des varientes de handover:
  • 159.
  • 160.
  • 163.
  • 164.
  • 165.
  • 166.
  • 167.
  • 168. Qualité du signal (UL et DL)
  • 169. Distance MS-BTS (Time Advance et UL)
  • 170. Puissance du signal des cellules voisines
  • 171.
  • 172.
  • 174.
  • 175.
  • 176.
  • 177.