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Kallel mehdi

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Kallel mehdi
République Tunisienne
    Ministère de l’enseignement supérieur et Ministère des
                     télécommunications
           Un i v e r s i t é      d e    Ca r t h a g e

            école suppérieure
    des    communications de Tunis

                        Rapport
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                                   études

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                             Thème:


   Conception et implémentation
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du réseau GSM à partir de captures
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                    Elaboré par : Mahdi KALLEL
                 Encadré par : M. Fahmi KHARRAT
           Supervisé par : Dr. Mohamed Tahar MISSAOUI

     Organisme : O r a s c o m T e l e c o m T u n i s i e
     Adresse : Les jardins du Lac - Les Berges du Lac - 1053 Tunis
     Tel : (216) 22 12 00 00                Fax : (216)22 12 17 09
Kallel mehdi
Remerciements


     Mes remerciements les plus chaleureux vont particulièrement aux gens qui, sans leurs
aide inestimable, ce projet n’aurait jamais été mené à bien.
    J’exprime ma gratitude en premier lieu, à Mme Valérie Lépillet pour m’      avoir accueilli
au sein de son département et pour ses multiples conseils. À M. Fahmi KHARRAT, au
Dr. Mohammed Taher MISSAOUI pour la qualité de l’        encadrement qu’ m’ fourni et
                                                                           ils ont
pour leurs multiples conseils et orientations tout au long de ce projet. Je tiens également à
remercier les membres de l’ équipe QDF pour les conditions de travail qu’ m’ fournies.
                                                                            ils ont
Je remercie aussi tous les enseignants qui m’    ont enseigné tout au long de mes études
et particulièrement les enseignants de SUP’   COM. Pour …nir, je remercie les membres de
jury qui ont accepté d’ évaluer mon projet. Je leurs présente toute mes gratitudes et mes
profonds respects.
Dédicaces

                                À
        Mon cher père Habib et ma chère mère Zeineb
              pour leur tendresse, leur a¤ection,
 leur amour, leur patience, leurs considérables sacri…ces pour
        me parvenir à ce niveau, et leur soutien moral
                                à
                     ma chère ‡eur Maha
                    pour son amour in…ni
                                à
          mon cher frère Seddik, et sa femme Manel
                                à
          mon cher frère Ferouk, et sa …ancé Hejer
                                à
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                                à
                        toute ma famille
                                à
                         mes chers amis
                                à
                     tous mes enseignants
                                à
            tous ceux qui m’  aiment et que j’aime.
                       je dédie ce travail
Qu’Allah vous protège tous, vous préserve la santé et le bonheur

                                                             Mahdi Kallel
Résumé
         Le présent travail, e¤ectué au sein de l’ entreprise TUNISIANA, entre dans le cadre du
projet de …n d’ études pour l’ obtention du diplôme national d’ingénieur en télécommunications. Il
s’intéresse au suivi de la performance du réseau GSM à partir des ‡ de messages sur l’
                                                                     ux                    interface
A. A cet e¤et, nous proposons une approche de conception d’       indicateurs clefs de performance
à l’aide de capture sur cette interface. Par ailleurs, nous mettons en œuvre un outil supportant
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 approche proposée en impléméntant ces indicateurs. Finalement, nous validons quelques résul-
tats obtenus et nous menons quelques études de cas réels
Mots clés: réseau GSM, interface A, procédures GSM, KPI, windev, QoS. . .



                                                                         Abstract
This present work is carried out, within TUNISIANA as the graduated project to obtain the
national diploma of Telecom Engineer.The aim of this project is to follow the GSM network
performance by using the message ‡ over A interface. In fact, we disign keys performance
                                        ow
indicators needing capture over this interface. In addition, we make a program that shows theses
indicators. Finally, we ratify several obtained results and we show some real case study.
Key words: GSM Network, A interface, KPI, windev, QoS. . .

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  • 4. Remerciements Mes remerciements les plus chaleureux vont particulièrement aux gens qui, sans leurs aide inestimable, ce projet n’aurait jamais été mené à bien. J’exprime ma gratitude en premier lieu, à Mme Valérie Lépillet pour m’ avoir accueilli au sein de son département et pour ses multiples conseils. À M. Fahmi KHARRAT, au Dr. Mohammed Taher MISSAOUI pour la qualité de l’ encadrement qu’ m’ fourni et ils ont pour leurs multiples conseils et orientations tout au long de ce projet. Je tiens également à remercier les membres de l’ équipe QDF pour les conditions de travail qu’ m’ fournies. ils ont Je remercie aussi tous les enseignants qui m’ ont enseigné tout au long de mes études et particulièrement les enseignants de SUP’ COM. Pour …nir, je remercie les membres de jury qui ont accepté d’ évaluer mon projet. Je leurs présente toute mes gratitudes et mes profonds respects.
  • 5. Dédicaces À Mon cher père Habib et ma chère mère Zeineb pour leur tendresse, leur a¤ection, leur amour, leur patience, leurs considérables sacri…ces pour me parvenir à ce niveau, et leur soutien moral à ma chère ‡eur Maha pour son amour in…ni à mon cher frère Seddik, et sa femme Manel à mon cher frère Ferouk, et sa …ancé Hejer à Si Nejib, Malika, Anis et Inès à mes collocaters Mohammed et So…en à toute ma famille à mes chers amis à tous mes enseignants à tous ceux qui m’ aiment et que j’aime. je dédie ce travail Qu’Allah vous protège tous, vous préserve la santé et le bonheur Mahdi Kallel
  • 6. Résumé Le présent travail, e¤ectué au sein de l’ entreprise TUNISIANA, entre dans le cadre du projet de …n d’ études pour l’ obtention du diplôme national d’ingénieur en télécommunications. Il s’intéresse au suivi de la performance du réseau GSM à partir des ‡ de messages sur l’ ux interface A. A cet e¤et, nous proposons une approche de conception d’ indicateurs clefs de performance à l’aide de capture sur cette interface. Par ailleurs, nous mettons en œuvre un outil supportant l’ approche proposée en impléméntant ces indicateurs. Finalement, nous validons quelques résul- tats obtenus et nous menons quelques études de cas réels Mots clés: réseau GSM, interface A, procédures GSM, KPI, windev, QoS. . . Abstract This present work is carried out, within TUNISIANA as the graduated project to obtain the national diploma of Telecom Engineer.The aim of this project is to follow the GSM network performance by using the message ‡ over A interface. In fact, we disign keys performance ow indicators needing capture over this interface. In addition, we make a program that shows theses indicators. Finally, we ratify several obtained results and we show some real case study. Key words: GSM Network, A interface, KPI, windev, QoS. . .
  • 7. Table des matières Table des figures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii Liste des tableaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x Chapitre 1. Contexte et problématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1. Dé…nition de la QoS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2. Méthodes de mesures de QoS à TUNISIANA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.1. Mesures Drive Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.2. suivi des indicateurs de performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.3. Dispositifs de capture sur les interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.4. Comparaison entre les di¤érentes méthodes de mesure de QoS . . . . . . . 6 1.3. Spéci…cation du besoin et description du projet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Chapitre 2. Etat de l’ art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.1. Description de l’interface A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2. La signalisation sur l’interface A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2.1. Le réseau de signalisation N 7 (SS7) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2.2. Message Transfert Part (MTP) : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.3. Signaling Connection Control Part (SCCP) . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.4. BSS Application Part (BSSAP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.5. Les couches applicatives MM et CM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3. Les procédures GSM et les principaux messages sur l’ interface A . . . . . . . . . 13 2.3.1. Appel entrant (Mobile Terminated Call MTC) . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3.2. Appel sortant (Mobile Originating Call MOC) . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3.3. Mise à jour de localisation (Location UpdateLU) intra-VLR . . . . . . . . 15 2.3.4. Mise à jour de localisation (Location UpdateLU) inter-VLR . . . . . . . . 16 2.3.5. Le handover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.3.6. Le transfert de SMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.4. La méthode ASTELLIA : explication des notions Etat, transition, event . . . . . 19 Chapitre 3. Conception des indicateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.1. Démarche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.2. Les indicateurs MOC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.2.1. Etablissement d’ appel (Call SETUP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.2.2. Echec d’ appel sortant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.2.3. La Conversation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.3. Les indicateurs MTC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.4. Les indicateurs d’appel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.5. Mise à jour de localisation (Location Update) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.5.1. Etablissement de la connexion radio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.5.2. Indication de service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.5.3. Allocation Numéro temporaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 vi
  • 8. 3.5.4. Echec LU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.6. Les indicateurs Handover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.6.1. Handover interBSC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.6.2. Handover intraBSC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.7. Les indicateurs SMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.8. Des indicateurs Divers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.8.1. Le double appel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.8.2. Connexion SCCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.8.3. Indicateur de tra…c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Chapitre 4. Implémentation logicielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.1. Conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.1.1. Entrée/sortie et architecture de l’ application . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.1.2. Choix de l’environnement de développement . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.1.3. Conception opérationnelle de l’ application . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.2. Réalisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Chapitre 5. Validation et étude de cas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 5.1. Validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 5.1.1. Choix des indicateurs à valider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 5.1.2. Aperçu sur les outils utilisés pour la validation . . . . . . . . . . . . . . . 68 5.1.3. Validation de Succès_établissement_MOC _Tech . . . . . . . . . . . . . 69 5.1.4. Validation de Succès_établissement_MTC _Tech . . . . . . . . . . . . . 71 5.1.5. Validation de coupure_Appel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 5.1.6. Validation de l’ indicateur Taux_Succès_LU_Tot . . . . . . . . . . . . . . 73 5.1.7. Validation du TauxHOInterBSCSortantSuccès et TauxHOInterBSCEntrant- Succès . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 5.1.8. Validation du Taux_Succès_SMS_OC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 5.2. Etude de cas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 5.2.1. Etude d’ une congestion sur l’ interface A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 5.2.2. Etude d’ échec SMS Sortant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 5.2.3. Etude de détection d’ problème de croisement . . . . . . . . . . . . . . un 84 Annexe A. Présentation du système GSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 A.1. Principe du réseau GSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 A.2. Architecture GSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 A.2.1. La station Mobile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 A.2.2. Le sous-système radio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 A.2.3. Le sous Système Réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 A.3. Les interfaces du réseau GSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 A.4. Fonctionnement du réseau GSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 A.4.1. Traitement des appels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 A.4.2. Gestion de la mobilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Annexe B. Le langage de modélisation UML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 B.1. La syntaxe du langage UML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 B.2. Les diagrammes UML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 vii
  • 9. Table des figures Figure 1.1. L’emplacement de Cigale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Figure 1.2. Schéma fonctionnel de Cigale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Figure 2.1. Pile protocolaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Figure 2.2. Principes d’ établissement et de libération d’ une connexion SCCP entre BSC et MSC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Figure 2.3. procédure MTC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Figure 2.4. Procédure MOC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Figure 2.5. LU intra -VLR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Figure 2.6. LU inter – VLR avec IMSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Figure 2.7. Handover inter-BSC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Figure 2.8. Le transfert d’ SMS sortant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . un 18 Figure 2.9. Table des transitions et les compteurs relatifs . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Figure 3.1. Exemple de …chier .EFF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Figure 3.2. …chier « Automate.BDT » . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Figure 3.3. Les étapes de la procédure MOC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Figure 3.4. Demande d’ canal SDCCH . . . . . . . . un . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Figure 3.5. Demande de service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Figure 3.6. authenti…cation et passage en mode chi¤ré . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Figure 3.7. Début d’ appel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Figure 3.8. A¤ectation d’ canal de tra…c . . . . . . . un . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Figure 3.9. Sonnerie et connexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Figure 3.10. Echec radio lors de l’authenti…cation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Figure 3.11. Recherche du mobile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Figure 3.12. Réponse au paging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Figure 3.13. Demande de service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Figure 3.14. Allocation TMSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Figure 3.15. Handover sortant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Figure 3.16. suite Handover sortant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Figure 3.17. Handover entrant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Figure 3.18. Suite handover entrant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Figure 3.19. SMS Sortant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Figure 3.20. Répartition du tra…c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Figure 4.1. Architecture client-serveur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Figure 4.2. Architecture du système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Figure 4.3. Diagramme de cas d’ utilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Figure 4.4. Diagramme de séquences d’ insertion des données dans la base . . . . . . . 58 Figure 4.5. Diagramme de séquence de génération des courbes . . . . . . . . . . . . . . 59 Figure 5.1. RNO system (Alcatel) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Figure 5.2. le compteur SIEMENS de CM_SERVICE_REQUEST . . . . . . . . . . . 70 Figure 5.3. Résultat de la comparaison CSSR_MOC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 viii
  • 10. Figure 5.4. Résultat de la comparaison CSSR_MTC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Figure 5.5. Résultat de la comparaison Call drop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Figure 5.6. Résultat de la comparaison LU_SUCC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Figure 5.7. Résultat de lacomparaison SUCC_HO_Out . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Figure 5.8. Résultat de la comparaison SUCC_HO_Out pour une cellule . . . . . . . 75 Figure 5.9. Résultat de comparaison SUCC_HO_In . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Figure 5.10. Résultat de la comparaison SUCC_HO_In pour une cellule . . . . . . . . 76 Figure 5.11. Comparaison du MOSMS SUCC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Figure 5.12. Les échec MOC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Figure 5.13. Répartition des causes d’ échec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Figure 5.14. Répartition des états . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Figure 5.15. Les échecs MTC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Figure 5.16. Répartition des causes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Figure 5.17. Répartition des états . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Figure 5.18. Tra…c par BSC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Figure 5.19. Distribution des causes pour le BSC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Figure 5.20. Résultat de l’analyse de l’indicateur Taux_Succès_SMS_OC . . . . . . . 82 Figure 5.21. MOSMS% sur SPOTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Figure 5.22. Echec SMS par numéro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Figure 5.23. Résultat d’analyse de l’indicateur Succès_Etablissement_Appel_Tech . . 84 Figure 5.24. Tra…c sur le secteur 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Figure 5.25. Tra…c sur le secteur 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Figure 5.26. Positions GIS des secteurs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Figure 5.27. Performances HO pour le couple 4-x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Figure 5.28. Performances HO pour le couple 3-x’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Figure A.1. Architecture du réseau GSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Figure A.2. Le sous système Radio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Figure A.3. Le sous système réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 ix
  • 11. Liste des tableaux Tableau 3.1. dé…nition des causes de rejet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Tableau A.1. Caractéristiques de la norme GSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Tableau A.2. Liste des interfaces dans le réseau GSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 x
  • 12. Introduction générale La téléphonie mobile connaît dès le début des années 90 une croissance explosive dépassant les prévisions les plus optimistes des opérateurs de télécommunication. Elle s’ impose de plus en plus comme le moyen le plus e¢ cace pour conquérir d’ avantage des parts du marché des télécommunications. Le GSM est le système de téléphonie mobile qui a connu un succès sans appel. Il a été commercialisé depuis l’ année 1992 en Europe. Le développement des technologies utilisées et les services et les applications o¤ertes par le GSM ont contribué à la création d’ environnement propice à la concurrence incitant ainsi les un opérateurs à se soucier de la qualité de leurs prestations et des performances de fonctionnement de leurs réseaux et leurs infrastructures. Il s’ avère donc que la qualité, dans ce domaine comme dans beaucoup d’ autres, constitue une source importante de di¤érenciation déterminante entre les opérateurs en concurrence. La prise à la légère de la qualité de service du réseau est une erreur stratégique puisqu’ constitue elle l’élément qui stimule le choix …nal du consommateur d’ la conquête du marché, d’ le pro…t. où où Dans ce contexte, après la phase de déploiement d’ réseau cellulaire, l’ un opérateur commence à analyser et améliorer les performances de son réseau pour garantir une qualité de service acceptable. Le maintien et le suivi de cette qualité nécessitent l’ observation permanente de l’ état de fonctionnement du réseau et de toutes les actions réalisées et par conséquent, l’ utilisation d’outils d’ ingénierie adaptés. Cependant, la supervision de ce réseau est une tâche assez délicate vu l’ aspect dynamique de son architecture et de la con…guration de ses di¤érents éléments et l’ hétérogénéité des outils de supervision et des bases de données des performances existantes. Dans cette optique se manifeste le cadre général de notre projet de …n d’ étude. En e¤et, parmi les méthodes adoptées pour l’ évaluation de la qualité de service du réseau GSM, on distingue le suivi de l’évolution d’indicateurs clefs de performance (KPI). La signi…cation de chaque indicateur est spéci…que, il en résulte que la conception de ces indicateurs est la phase la plus importante. Dans un premier chapitre, nous allons évoquer le contexte général du projet ainsi que la problématique écoulée. Le second chapitre sera consacré à la conception des indicateurs de per- formance. La phase d’ implémentation logicielle et de réalisation sera rassemblée dans un troisième chapitre. En…n le dernier chapitre contient une étude de cas réels pour interpréter et valider des résultats obtenus. 2
  • 13. 1 Chapitre Contexte et problématique
  • 14. Projet de …n d’ études Contexte et problématique Contexte et problématique 1 L’ objectif de ce chapitre est de rattacher le projet à son cadre théorique. Nous allons dé…nir la notion de QoS (Quality Of Service) dans les réseaux mobiles en présentant ses méthodes et moyens de mesures. Cette notion étant assez globale, nous dégagerons celle rattachée à TUNISIANA et ses diverses perspectives d’ évaluation. Nous allons en…n dégager la problématique originelle du projet. Il est à noter que ce chapitre sera mieux compris avec une lecture parallèle de l’ annexe A portant sur l’ architecture et des notions globale sur le GSM. 1.1 Dé…nition de la QoS Selon la recommandation UIT E-800, la qualité de service est dé…nie en terminologie comme étant « L’e¤et global produit par la qualité de fonctionnement d’ service qui détermine le degré un de satisfaction de l’usager du service» . Il faut donc distinguer entre la qualité de fonctionnement QDF et la qualité de service QoS.[1] En e¤et la qualité de fonctionnement est le guide général des facteurs qui contribuent collecti- vement à la qualité de service. De point de vue fournisseur de service, la qualité de fonctionnement du réseau est un concept qui traduit la manière dont les caractéristiques du réseau sont établies, mesurées et contrôlées pour atteindre un niveau satisfaisant de qualité de service. Dans l’ utilisation d’ service, l’ un utilisateur d’ service ne distingue généralement que le un fournisseur de service. Le degré de satisfaction que l’ utilisateur retire du service fourni dépend de la qualité de service, c’est-à-dire de la perception qu’ a des aspects suivants : il - L’accessibilité au service, Mahdi Kallel 4
  • 15. Projet de …n d’ études Contexte et problématique - La continuabilité du service, - L’intégrité du service. Dans le contexte actuel, la qualité de service est devenue un facteur déterminant pour TUNI- SIANA qui s’ donc aperçu que la qualité de ses services et de ses prestations doit être constam- est ment contrôlée et suivie, d’une part pour connaître l’ état de fonctionnement de son infrastructure et d’ autre part pour pouvoir améliorer sa compétitivités. C’ dans ce cadre de concurrence et est d’innovation qu’ s’ dotée d’ service de qualité, dont la mission est d’ elle est un évaluer et de mesurer la qualité de service dans toutes les parties du réseau. TUNISIANA utilise plusieurs méthodes pour évaluer la qualité du service du réseau. Le paragraphe suivant va les décrire. 1.2 Méthodes de mesures de QoS à TUNISIANA Pour mesurer la performance de son réseau, TUNISIANA utilise un ensemble de méthodes et d’outils qui aident à l’investigation. Les mesures Drive Test, le suivi des indicateurs de performance et les dispositifs de capture sur les interfaces du réseau, sont des méthodes et approches qui contribuent toutes à l’ évaluation de la qualité de service. Une analyse rigoureuse des facteurs de la qualité de service, doit impérativement utiliser l’ ensemble de ces méthodes. 1.2.1 Mesures Drive Test Il s’ agit d’ équipes qui font des parcours sur les routes et les zones couvertes par le réseau, pour mesurer des paramètres en downlink (DL). Ils utilisent un mobile à trace pour l’ acquisition des mesures radio. Ce mobile est attaché à un récepteur spéci…que qui est attaché à son tour à un PC portable. Un logiciel spécial est installé dans le PC portable sert à l’ acquisition, l’enregistrement et le traitement des mesures récupérées. Pour la localisation géographique des points de mesures, Un GPS (Global position system) est Utilisé.[2] 1.2.2 suivi des indicateurs de performance Ce sont des indicateurs permettant de disposer d’ une vue globale sur le réseau, notamment sur les performances des procédures GSM. Généralement on distingue : - Des indicateurs relatifs à l’établissement d’appel ; - Des indicateurs de coupure d’ appel ; - Des indicateurs relatifs aux handovers ; - Des indicateurs relatifs à la mise à jour de localisation ; - Des indicateurs relatifs au transfert de SMS. Ces indicateurs sont calculés à partir de compteurs sous forme « brutes » qui s’ incrémentent à chaque fois qu’ événement surviens sur le réseau (on entend par événement un message échangé un entre deux équipements du réseau). Les indicateurs, dits KPI (Key Performance Indicators), sont calculés de la façon : KP I = f (Compteurs) La récolte et le rassemblement des compteurs peuvent s’ e¤ectuer par le biais de l’ OMC (Opé- ration and Maintenance center) qui est un serveur générant des …chiers de compteurs. Mahdi Kallel 5
  • 16. Projet de …n d’ études Contexte et problématique 1.2.3 Dispositifs de capture sur les interfaces Les dispositifs de capture sur les interfaces permettent d’ examiner les trames échangées entre deux équipements du réseau à des …ns d’ investigation. Il sont des systèmes qui se caractérisent par : - Un Hardware (analyseur de protocole) sur lequel est implémenté un Software spéci…que pour détecter et adapter les caractéristiques de l’ interface sur laquelle il est implémenté ; - Un logiciel qui permet le décodage des trames ; - Un écran pour a¢ cher le résultat des mesures ; - Une mémoire de stockage importante. Ils peuvent intercepter, décoder et analyser les trames et savoir de quel protocole elle relève.[4] 1.2.4 Comparaison entre les di¤érentes méthodes de mesure de QoS Le Drive Test et les indicateurs de performance sont indispensables pour la détermination de la qualité de service du réseau GSM. Ils représentent néanmoins quelques insu¢ sances. Le drive Test donne l’ idée sur la qualité de service comme l’ aperçoit l’utilisateur, il est in- su¢ sant dans la mesure où il n’ o¤re pas une vision complète sur le réseau, il fait des mesures « Snapshot » à un instant donné et dans un lieu donné. En ce qui concerne la méthode d’ évaluation par KPI, elle évalue globalement la qualité. Il est donc un peu di¢ cile de déterminer la cause exacte d’ disfonctionnement. D’ un autre part, ces indicateurs dépendent étroitement du constructeur dans la mesure ou chacun dé…ni et implémente ses indicateurs d’une façon propre. Ceci stimule l’hétérogénéité entre les systèmes des fournisseurs d’ équipements. L’importance du suivi de la QoS en se basant sur les captures sur les interfaces découle grâce aux caractéristiques suivantes : - La capture sur les interfaces ne dépend pas du fournisseur des équipements GSM. Elle compense le problème du manque d’ interopérabilité entre di¤érents constructeurs. - Elle permet de faire une analyse bas niveau et de suivre la totalité des traces de signa- lisation. 1.3 Spéci…cation du besoin et description du projet L’ opérateur « Orascom Télécom Tunisie » a été conscient de l’ importance du suivi de la qualité de service du réseau GSM par des captures à travers l’ interface A du réseau. L’ interface A a été choisie vu qu’ est totalement normalisée par la recommandation GSM elle 08.08 et qu’ ne dépend en aucun cas du fournisseur des équipements. D’ elle autre part, l’interface A constitue la limite entre le sous système radio BSS et le sous système réseau NSS. Il s’ agit d’ une fenêtre qui s’ouvre sur les deux systèmes à la fois, elle pouvait détecter les problèmes BSS et les problèmes NSS. La quasi-totalité des procédures GSM font transiter des messages à travers l’ interface A, il est donc possible de tirer les informations utiles qui renseignent sur la qualité de service du réseau. Du coté de chez TUNISIANA, La plateforme de capture sur l’ interface A est fournie par ASTELLIA : une société spécialisée dans la conception de solutions matérielles et logicielles Mahdi Kallel 6
  • 17. Projet de …n d’ études Contexte et problématique dédiées à l’optimisation des performances des réseaux de la téléphonie mobile. Cette plateforme est appelée CIGALE. Cigale a été développé dans l’ objectif de compléter et améliorer le potentiel d’investigation dans le réseau GSM. Il est placé au niveau de l’ interface A [11] (Voir …gure 1.1) Fig. 1.1. L’ emplacement de Cigale Cigale prend comme input des …chiers de con…gurations. Par exemple, pour la mise à jour de localisation, le …chier NETWORK.BDT contient des informations sur les di¤érents Location Area. Le …chier PHONES.BDT est utilisé pour déclarer les numéros pour lesquels on veut générer des statistiques particulières. Le …chier CIGALE.INI contient les di¤érents paramètres et options de l’application [11] (Voir …gure 1.2 ). Fig. 1.2. Schéma fonctionnel de Cigale Comme output, Cigale génère quotidiennement des …chiers bruts ou semi bruts. Durant le traitement il est possible de générer les …chiers _Ref.txt bruts suivants (qui seront une base pour un outil appelé Cigale View) : Mahdi Kallel 7
  • 18. Projet de …n d’ études Contexte et problématique - TIM : informations sur les timers associés aux cellules et au BSC ; - SS : informations associées à chaque message relatif aux services supplémentaires ; - SMS : informations pour chaque message court ; - LHO : informations sur les liens HO qui n’ pas pu être établis ; ont - EFF : Des compteurs e¢ caces pour chaque cellule. A la …n du traitement, les statistiques semi bruts suivantes peuvent être générées (Statistical …le) : - XL2 : Statistiques sur la machine d’ état (à voir la dé…nition dans le chapitre suivant) ; - XL3 : informations de chaque connexion et leur historique ; - XLH et XLF : Statistiques sur le ‡ de handovers ; ux - XLU : Statistiques sur les mises à jour de localisation ; - XLT : Statistiques sur les ressources SCCP, CIC et TCH. Et pour …nir le …chier LOG contient les di¤érents messages d’ erreurs et d’ alertes générés durant le traitement. Quoique intéressante, l’ analyse exhaustive des …chiers générés est délicate voir très di¢ cile vu leurs tailles volumineuses. Il faudra en outre une longue durée d’ analyse pour pouvoir s’ sortir. en D’ l’ où idée qui a donné naissance à ce projet. L’ idée était d’essayer de compenser la durée d’ analyse exhaustive des …chiers en faisant la conception d’ indicateurs clefs de performances à partir de ces …chiers. Puis de les faire implémenter dans une application logicielle complète qui représente un tableau de bord de l’ évolution de ces indicateurs en générant des courbes et des statistiques. En…n pour valider les résultats obtenus, une étude de cas doit être menée pour comparer les résultats découlés des indicateurs calculés avec ceux des indicateurs OMC. Mahdi Kallel 8
  • 20. Projet de …n d’ études Etat de l’art Etat de l’ art 2 Dans ce chapitre, nous allons mettre l’ accent sur quelques notions qui seront utiles pour comprendre la conception des indicateurs clefs de performances à partir des messages échangés à travers l’interface A. Dans un premier lieu, nous présenterons l’ interface A globalement en évoquant les protocoles de signalisation rattachés, ensuite nous mettrons les di¤érents messages transités sur l’ interface A dans leur contexte de procédure GSM. En…n, nous donnerons une brève description de la méthode Astellia en expliquant les notions : état automate, transition et événement. 2.1 Description de l’ interface A NB : Ce paragraphe sera mieux compris en regardant parallèlement l’ annexe n 1 portant sur des notions générales sur le réseau GSM. Du point de vue physique, l’ interface A est constituée de plusieurs liaisons MIC entre le BSC et le MSC, chacune d’ entre elle supporte une capacité de transmission de 2 Mbps. Le transcodeur (TRAU), situé typiquement entre le MSC et le BSC pour l’ adaptation en capacité des canaux de transmission, doit être pris en considération lors de l’ examen de cette interface. Par conséquent, l’interface A peut être séparée en 2 parties : - La première partie est située entre le BSC et le TRAU, où l’ information utile est encore compressée. Dans quelques nomenclatures, cette interface est appelée interface Ater. Comme c’ est le cas pour l’interface Abis, un seul canal de tra…c occupe seulement deux bits des huit bits de l’ MIC. C’ pourquoi il, est possible de transporter quatre canaux de tra…c simultanément IT est Mahdi Kallel 10
  • 21. Projet de …n d’ études Etat de l’art dans un seul IT MIC. Mais l’ information de signalisation sur cette interface nécessite un IT entier MIC de 64 Kbps. - La deuxième partie est située entre le TRAU et le MSC. L’ information utile est main- tenant décompressée. Pour cette raison, chaque canal de tra…c nécessite la totalité des huit bits de l’ MIC soit 64 Kbps par canal. En outre, la position du canal de signalisation peut être IT di¤érente avant et après le transcodage[4]. 2.2 La signalisation sur l’ interface A L’interface A se situe entre le sous-système radio (BSS) et le sous-système réseau (NSS). A travers cette interface transitent de nombreux messages de signalisation. Cette signalisation s’appuie sur les protocoles des couches MTP et SCCP du système de signalisation n 7 du CCITT, et aussi sur les protocoles BSSMAP et DTAP pour les couches les plus hautes qui sont propres à la norme GSM. Par conséquent, le MSC n’ pas seulement relié aux di¤érents BSC par des circuits de est parole mais également par des canaux sémaphores directs : des intervalles de temps (Time Slot) sont donc réservés à la signalisation. La …gure 2.1 présente les piles protocolaires des di¤érents composants du réseau GSM y compris bien sûr celle qui régit le ‡ de message au niveau de ux l’ interface A. Fig. 2.1. Pile protocolaire 2.2.1 Le réseau de signalisation N 7 (SS7) Ce système de signalisation par canal sémaphore normalisé par le CCITT permet de séparer la signalisation de la transmission en faisant transiter la signalisation sur un canal spéci…que. Mahdi Kallel 11
  • 22. Projet de …n d’ études Etat de l’art De ce fait, on peut échanger des messages de signalisation sans établissement réel de circuit de communication. Les avantages de la signalisation sémaphore sont : - La possibilité de transférer de la signalisation pure indépendamment de l’ établissement d’ circuit. un - La réduction des délais de transfert de la signalisation et diminution du temps d’ occu- pation ine¢ cace des circuits. - La possibilité de transférer la signalisation à fort débit pendant une communication sans que l’utilisateur soit gêné. - La possibilité de réserver les circuits pour un appel seulement lorsque le correspondant demandé est réellement joignable.[7] 2.2.2 Message Transfert Part (MTP) : Le MTP o¤re un service de transfert …able des messages de signalisation. Il est divisé en trois niveaux (MTP1, MTP2, MTP3) proches des trois premières couches du modèle OSI : - MTP1 couche physique : dé…nit les caractéristiques physiques, électriques et fonction- nelles d’une liaison physique (liaison sémaphore de données dans le vocabulaire SS7) et les moyens d’ accéder. On utilise le plus souvent des conduits numériques à 64 kbit / s. y - MTP2 procédures d’ acheminement des données sur une liaison : dé…nit les fonctions et les procédures de transfert des messages de signalisation de façon à fournir un transfert …able entre deux points. Ce niveau est comparable à la couche liaison de données du modèle OSI. Les données échangées sont des "trames sémaphores". Le protocole utilisé contient un mécanisme de contrôle du ‡ de détection des erreurs et de correction par retransmission. Par conséquent, le ux, MTP2 comporte un mécanisme de surveillance du taux d’ erreur sur la liaison sémaphore. - MTP3 routage et contrôle : dé…nit les fonctions et les procédures de transfert de messages entre les noeuds du réseau sémaphore (PS ou PTS). Il comprend deux fonctions : orientation des messages de signalisation et gestion du réseau sémaphore. 2.2.3 Signaling Connection Control Part (SCCP) A l’ encontre du MTP avec ses 3 couches, qui est responsable du transport et l’acheminement entre 2 noeuds du réseau, le SCCP o¤re un adressage de bout en bout, même à travers les noeuds et les pays du réseau. Il faut aussi noter qu’une connexion SCCP par mobile est nécessaire au niveau de l’ interface A pour toute procédure sur le réseau pour le cas GSM. Ces étapes sont illustrées par la …gure 2.2[4]. 2.2.4 BSS Application Part (BSSAP) Au dessus des couches MTP et SCCP, on trouve le BSSAP (BSS Application Part). Cette couche est formée de deux sous-couches : la sous-couche BSSMAP et la sous-couche DTAP. Entre le BSC et le MSC transitent deux types de messages : Mahdi Kallel 12
  • 23. Projet de …n d’ études Etat de l’art Fig. 2.2. Principes d’ établissement et de libération d’ une connexion SCCP entre BSC et MSC - Les messages interprétés par le BSC qui traitent à la gestion des ressources radio et l’ exécution du Handover (sous-couche BSSMAP) - Les autres messages qui sont en fait échangés entre le mobile et le MSC (sous-couche DTAP). 2.2.5 Les couches applicatives MM et CM - MM inclus les messages relatifs à la mobilité - CM inclus le traitement d’ appel (CC), les services supplémentaires (SS) et le service des messages courts (SMS) Après avoir comprendre les di¤érents protocoles qui régissent le transfert de messages sur l’interface A, il faut donner un aperçu sur ces messages en les mettant dans leurs contextes vis- à-vis des procédures GSM correspondantes. Le paragraphe suivant présente les procédures GSM les plus commodes et le résumé interface A relatif. 2.3 Les procédures GSM et les principaux messages sur l’ inter- face A Pour évaluer la qualité de service du réseau GSM, il faut comprendre les di¤érents processus qui gèrent son fonctionnement. Les processus les plus commodes sont : l’ établissement d’ appel entrant et sortant (resp MTC et MOC), la mise à jour de localisation (LU), le Handover (HO) et le SMS. Mahdi Kallel 13
  • 24. Projet de …n d’ études Etat de l’art 2.3.1 Appel entrant (Mobile Terminated Call MTC) Une fois le roaming number MSRN fourni, le MSC lance un avis de recherche aux BSCs des cellules qui appartiennent au LAC (Location Area Code) spéci…é par le VLR (Visiter Location Register). Le mobile étant trouvé, la connexion radio s’établit. Et dés lors, la réponse au PAGING est envoyée au BSC correspondant qui, à son tour, la transmet au MSC a travers l’ interface A. Ensuite le système authenti…e le mobile puis ordonne le passage en mode chi¤ré. Le BSC alloue ensuite un canal de tra…c TCH au mobile (Les messages précédents étant sur un canal SDCCH). Après la con…rmation d’ appel, la sonnerie est envoyée à l’ appelé. Si le mobile décroche, la conversation commence. En…n, après raccrochage, les ressources sont libérées. Voir …gure 2.3 [5]. MS BSS Interface A MSC/VLR HLR G-MSC PSTN AIM (MSISDN) Send routing info Provide roaming number Provide roaming number ACK MSRN Send routing info ACK AIM (MSRN) Paging Paging_Req Ch_Req Imm-Ass Paging_Resp Paging_Resp + SCCP Connection Auth_Req Auth_Resp Chiph_Mod_Cmd Chiph_Mod_Cmd _complete Setup Call_Confirmed Sonnerie Alerting ACM ACM Décroché Connect Answer Answer CONVERSATION Raccroché Disconnect Release Release Relsead Release_complete Release_complete Clr_Comm Ch_Release Clr_Complete Fig. 2.3. procédure MTC 2.3.2 Appel sortant (Mobile Originating Call MOC) Il s’agit presque de la même procédure MTC sauf que cette fois-ci, c’ le mobile qui initie est l’ appel, il fait la connexion radio SDCCH avec sa station de base puis il transmet une demande Mahdi Kallel 14
  • 25. Projet de …n d’ études Etat de l’art de service (SERVICE REQUEST). Ensuite, les étapes qui suivent sont identiques à celle décrites en MTC. Voir la …gure 3.4[5]. MS BSS Interface A MSC VLR PSTN Ch_Req Imm-Ass SABM + Serv_Req UA Conn_ Req Process Access_Req Authenticate Auth_Req Auth_Req Auth_Resp Auth_Resp Authenticate.Res Set_Ciph_Mod Chiph_Mod_Cmd Chiph_Mod_Cmd Chiph_Mod_Cmd _complete Chiph_Mod_Cmd _complete Chiph_Mod_Cmd _complete Réallocation TMSI Optionnelle Process Access_Req_Accept SETUP SETUP Complete_Call Call_Proceeding Call_Proceeding Ass_Req Ass_Req Ass_Complete Ass_Complete AIM (numéro demandé) ACM Alerting Alerting Answer Connect Connect Connect_Ack Connect_Ack CONVERSATION Raccroché Disconnect Release Release Relsead Release_complete Release_complete Clr_Comm Ch_Release Clr_Complete Fig. 2.4. Procédure MOC 2.3.3 Mise à jour de localisation (Location UpdateLU) intra-VLR En GSM la mise à jour de localisation se fait lorsque le mobile passe de l’ état éteint à l’état Idle, ou bien elle se fait d’une façon périodique. Si la nouvelle localisation du mobile appartient au même VLR que la localisation précédente, alors il s’agit d’ LU intra VLR. Les principales étapes sont : la connexion radio SDCCH, la un demande de LU, l’ authenti…cation et en…n l’exécution de la mise à jour au niveau de VLR. Voir la …gure 2.5[5]. Mahdi Kallel 15
  • 26. Projet de …n d’ études Etat de l’art MS BSS Interface A MSC/VLR Ch_Req Imm_Ass Loc_Upd_Req Loc_Upd_Req Auth_Req Auth_Req Auth_Resp Auth_Resp Loc_Upd_Acc Loc_Upd_Acc Clr_Comm Clr_Complete Ch_Release Fig. 2.5. LU intra -VLR 2.3.4 Mise à jour de localisation (Location UpdateLU) inter-VLR La mise à jour de localisation inter-VLR se passe si la nouvelle localisation du mobile n’ ap- partient pas au même VLR de l’ ancienne localisation. Cette fois-ci, la mise à jour de localisation passe par le HLR qui con…rme la nouvelle connexion et annule l’ancienne. La mise à jour de localisation peut se faire ou bien avec TMSI seulement (voir …gure 2.4 [5]), ou bien avec IMSI Attach avant la phase d’ authenti…cation. Mahdi Kallel 16
  • 27. Projet de …n d’ études Etat de l’art MS BSS Interface A MSC VLR2 HLR VLR1 Ch_Req Imm_Ass Loc_Upd_Req Loc_Upd_Req Loc_Upd.Area Provide IMSI IMSI_Req Identity_Req Identity_Resp IMSI_Resp IMSI_Ack Send Param (Req_Authent_set) Send Param.Result (Rand, Sres, Kc) Authenticate Auth_Req Auth_Req Auth_Resp Auth_Resp Authenticate.Res Update_Loc Insert Subscriber data Insert Subscriber data.ACK Cancel_Loc Cancel_Loc_ACK Update_Loc_ACK Set_Ciph_Mod Chiph_Mod_Cmd Chiph_Mod_Cmd Chiph_Mod_Cmd _complete Chiph_Mod_Cmd _complete Chiph_Mod_Cmd _complete Forword_New_TMSI TMSI Realloc_Cmd TMSI Realloc_Cmd TMSI Realloc_complete TMSI Realloc_complete Forword_New_TMSI.Res Loc_Upd.Area_ACK Loc_Upd_Accept Loc_Upd_Accept Clr_Comm Clr_Complete Ch_Release Fig. 2.6. LU inter –VLR avec IMSI 2.3.5 Le handover Un rapport de mesures radio est échangé entre le mobile et sa station de base, Le handover se déclenche suite à un algorithme spéci…que qui met en vigueur les critères de déclenchement suivants : le niveau de champs, la qualité du lien radio, le niveau d’ interférence, l’ éloignement du mobile de sa station de base et le tra…c. Les handovers peuvent être par ordre hiérarchique intra ou inter cellulaires, intra ou inter BSC, intra ou inter MSC. Vu sa position, l’interface A ne pouvait être utile que pour la détermination de la performance du HO inter BSC. Pour le handover intra-BSC, seul le messager HANDOVER-PERFORMED transite à traver l’interface A vers la …n de la procédure. Mahdi Kallel 17
  • 28. Projet de …n d’ études Etat de l’art La procédure du handover inter-BSC est donnée par la …gure2.7. Fig. 2.7. Handover inter-BSC 2.3.6 Le transfert de SMS Le transfert de SMS se fait sur la voie de signalisation SDCCH. Après les phases rituelles de connexion radio Sur SDCCH et l’ authenti…cation, le mobile envoie son SMS sur la voie de signalisation. Si ce message parvient au centre d’SMS (SMSC), le mobile reçoit un acquittement positif. Cette procédure est illustrée par la …gure 2.8 [6]. (On a pris le cas d’ SMS sortant). un Fig. 2.8. Le transfert d’ SMS sortant un Pour intercepter ces di¤érents messages transités a travers l’interface A, TUNISIANA a im- plémenté un analyseur de protocole « Astellia» : une société spécialisée dans la conception de solutions matérielles et logicielles dédiées à l’optimisation des performances des réseaux de la téléphonie mobile. Le paragraphe suivant explique la méthode Astellia de capture. Mahdi Kallel 18
  • 29. Projet de …n d’ études Etat de l’art 2.4 La méthode ASTELLIA : explication des notions Etat, tran- sition, event Le dispositif de capture intercepte les messages qui transitent à travers l’interface A. Pour qu’ réussisse à décoder et comprendre chaque message, l’ il enchaînement de chaque procédure GSM doit être pris en compte lors de sa con…guration initiale. Cette con…guration dé…nit un ensemble d’ états de telle façon que chaque message intercepté fait changer un état donné de l’ automate de l’analyseur. Par dé…nition, Une transition est constituée de : - Un état original ; - Un état …nal - Un message (event) avec parfois une cause associée. Ce message est le message propre- ment dit, connu, dé…nit par la norme et capté au niveau de l’ interface A. Les event sont parfois accompagnés d’ une extension permettant : - d’indiquer le sens du message ; - d’ajouter une information supplémentaire. La …gure 2.9 montre un extrait la table du …chier « Automate.BDT » (Un …chier input de Cigale voir …gure 1.2 ) qui rassemble les di¤érentes transitions implémentées sur l’ automate et qui est fournis lors de la livraison du produit et mis à jour si nécessaire [6]. Fig. 2.9. Table des transitions et les compteurs relatifs Chaque connexion passe une succession ordonnée d’ états de l’automate selon la procédure GSM (MOC, MTC, LU, SMS, HO. . . ). Dans la procédure MOC, par exemple, le premier mes- sage qui passe par l’interface A est le message SERVICE_REQUEQST noté dans le tableau CM- SRQ. Ce message fait donc changer l’ état de l’automate de l’état VIDE à l’état OC_CMSREQ. Le deuxième message est AUTHENTICATION_REQUEST. Ce message fait passer l’ état de l’ automate de OC_CMSREQ à OC_AUTHRQ. Ainsi de suite on peut tirer l’ ensemble des transitions par lesquels la procédure MOC doit passer. Par conséquent, la classi…cation des transitions par procédure et leur organisation par ordre d’enchaînement de chaque procédure est indispensable pour tirer les compteurs associés qui seront par la suite la base de la phase de la conception des indicateurs clefs de performance. Chaque transition fait incrémenter un ou plusieurs ces compteurs dits « e¢ caces» qui …gurent dans le …chier .EFF généré par Cigale. Mahdi Kallel 19
  • 30. Projet de …n d’ études Etat de l’art L’étude des spéci…tés de l’interface A dans ce chapitre, ainsi que la description de la méthode Astellia vont être des éléments clefs pour la compréhension de la conception des indicateurs de performance. Dans le chapitre suivant nous mettrons en pratique cette étude en concevant des indicateurs clefs de performances qui re‡ ètent la qualité du réseau. Mahdi Kallel 20
  • 31. 3 Chapitre Conception des indicateurs
  • 32. Projet de …n d’ études Conception des indicateurs Conception des indicateurs 3 3.1 Démarche La conception des indicateurs nécessite une connaissance des procédures que dé…nit la norme GSM. Puisqu’ e¤et, les messages de ces procédures qui transitent à travers l’ en interface A consti- tuent la base des indicateurs conçus. L’analyse et la distinction entre les messages sur l’interface A des di¤érentes procédures s’ avèrent donc indispensables dans la mesure où il s’ agit de l’étape préliminaire de la conception des indicateurs. Après l’identi…cation des messages déterminant sur l’ interface A, il faut trouver un moyen de comptage de leurs occurrences sur un objet donné (MSC, BSC, Cellule, LAC). Dans cette optique et après la documentation et analyse des di¤érents …chiers générés par Cigale, il s’ est avéré que le …chier .EFF, généré chaque jour par capture, est le plus intéressant vu qu’ donne il un ensemble de compteurs qui s’ incrémentent suite aux transitions de l’ état de l’automate donc suite aux messages qu’ désire calculer l’ on occurrence. Ces compteurs sont classi…és par cellules. La …gure 3.1 montre la structure d’ …chier .EFF. un Mahdi Kallel 22
  • 33. Projet de …n d’ études Conception des indicateurs Fig. 3.1. Exemple de …chier .EFF Il n’existe pas encore une documentation qui donne la dé…nition des compteurs que le …chier .EFF calcule. On ne peut savoir leurs signi…cations que si on passe par une analyse exhaustive du …chier « Automate.BDT» qui donne l’ ensemble de toutes les transitions con…gurées sur l’analyseur de protocole avec les compteurs qui s’incrémentent suite à chaque transition. La …gure 3.2 montre le …chier « Automate.BDT » . Fig. 3.2. …chier «Automate.BDT » Chaque ligne est une transition formée par un état initial, le message, l’ état suivant et, optionnellement, les extensions et les causes (les causes des rejets si c’ une transition de rejet). est A la …n de la ligne on trouve les compteurs qui s’ incrémentent suite à chaque transitions. Un compteur peut correspondre à une ou plusieurs transitions et une transition peut incrémenter un Mahdi Kallel 23
  • 34. Projet de …n d’ études Conception des indicateurs ou plusieurs compteurs selon le cas et selon les extensions où les causes. Par conséquent, pour la conception d’ indicateur il faut paser par les étapes suivantes : un - S’inspirer des indicateurs de performances OMC des fournisseurs d’ équipements ; - Identi…cation des messages cruciaux qui transitent à travers l’ interface A pour chaque procédure GSM selon le critère de qualité de service et les critères techniques ; - Réorganiser les transitions qui se trouvent dans le …chier « Automate.BDT » selon le déroulement de chaque procédure ; - Identi…er la transition qui correspond à ces messages ; - Tirer les compteurs associés ; - Dé…nition de la formule. 3.2 Les indicateurs MOC Lors de ce pargraphe, nous allons essayer de parcourir toute la procédure en commençant par l’ établissement d’appel sortant puis la converstion. 3.2.1 Etablissement d’ appel (Call SETUP) L’établissement d’ appel sortant passe par 3 étapes : un Fig. 3.3. Les étapes de la procédure MOC - Etape 1 : Elle Commence avec le message initial sur l’ interface A (CM SERVICE RE- QUEST) et se termine avec la demande du canal de tra…c TCH (ASSIGNEMENT REQUEST) - Etape 2 : Elle commence avec la demande du canal TCH (ASSIGNEMENT REQUEUST) et se termine par le message de succès d’ allocation d’ canal TCH (ASSIGNEMENT COM- un PLETE). - Etape 3 : Elle commence avec le message de succès d’ allocation d’ canal TCH (ASSI- un GNEMENT COMPLETE) et se termine par la connexion directe (DIRECT CONNECT). Nous allons établir les indicateurs relatifs à chaque étape en distinguant les scénarios d’échec et de succès correspondants. 3.2.1.1 L’établissement de la connexion radio (Demande de canal SDCCH) L’établissement de la connexion radio est l’ étape préliminaire pour toute procédure GSM. Elle n’ pas spéci…que à la procédure de l’ est appel sortant. Néanmoins, il n’ a aucun message qui y transite sur l’interface A pour cette étape (voir …gure 3.4 [6]) Mahdi Kallel 24
  • 35. Projet de …n d’ études Conception des indicateurs Fig. 3.4. Demande d’ canal SDCCH un Il en résulte que l’analyseur de protocole ne va pas détecter cette étape ce qui n’ pas le cas est des étapes suivantes. . . 3.2.1.2 Déclenchement : Le déclenchement de toute la procédure de l’appel sortant MOC au niveau de l’ interface A est donné par le message SERVICE_REQUEST envoyé par le BSS au MSC. Ce message est encapsulé dans un message de la couche BSSMAP et accompagné d’ une demande de connexion SCCP entre le BSC et le MSC. (Voir …gure 3.5 [6]) Fig. 3.5. Demande de service L’état de l’ automate passe alors de l’état vide (VIDE) à l’état demande de service (OCCM- Mahdi Kallel 25
  • 36. Projet de …n d’ études Conception des indicateurs SREQ) selon la transition suivante : (CMSRQ étant le message SERVICE_REQUEST selon la nomenclature d’Astellia) CMSRQ VIDE OC_CMS_REQ BSC MSC Nous pouvons ainsi dé…nir le nombre total de demande MOC (initiation d’ appel) sur l’interface A comme étant la somme de l’ occurrence de ce message. Mais les captures sur l’ interface A ont un début et une …n. Il se peut que la capture se ferme alors que la procédure n’ pas encore terminée. Il en résulte qu’ peut trouver quelques a on incohérences dans les …chiers générés par ces captures : c’ ce qu’ appelle les « Purges » . est on Pour être plus concis, et pour que ce phénomène n’ a¤ecte pas nos calculs, il faut retrancher le nombre de purges du nombre total de tentatives MOC. La transition mentionnée ci-dessus fait incrémenter le compteur Nb_OC qui …gure dans le …- chier .EFF . Le nombre de purges de l’appel sortant est donné par le compteur NbPURGE_E1_OC pour les purges de la phase1 de l’ établissement d’appel, NbPURGE_E2_OC pour les purges de la phase2 de l’établissement d’ appel et NbPURGE_E3_OC pour les purges de la phase3 de l’établissement d’appel. Ainsi on obtient la formule générique suivante : Nombre_Appels_MOC=NbOC-NbPURGE_E1_OC-NbPURGE_E2_OC- NbPURGE_E3_OC 3.2.1.3 Authenti…cation et passage en mode chi¤ ré Si tout se passe bien, l’état de l’ automate passe de l’état demande de service (OC_CMS_REQ) à l’état de la première tentative de l’ authenti…cation (OC_AUT_REQ_1) selon la transition sui- vante : AUTRQ OC_CMS_REQ OC_AUT_REQ_1 MSC BSC Cette transition correspond au message AUTHENTICATION_REQUEST. (Voir …gure 3.6) Mahdi Kallel 26
  • 37. Projet de …n d’ études Conception des indicateurs Fig. 3.6. authenti…cation et passage en mode chi¤ré Si le mobile répond, le BSC envoi le SRES calculé par le mobile au MSC dans un message AUTHENTICATION RESPONSE (AUTRP). L’ automate fait alors la transition suivante : AUTRP OC_AUT_REQ_1 OC_AUT_RP BSC MSC Une fois le mobile est authenti…é, le MSC envoi une commande de chi¤rement de la couche BSSMAP CMCMD (Cipher Mode CoMmanD). Ceci correspond à la transition suivante : CMCMD OC_AUT_RP OC_CIM_CMD MSC BSC Le mobile répond alors positivement si tout est bien passé. Il envoi le message CMCMP (Cipher Mode CoMPlete). Ce message fait changer l’état de l’automate comme suit : CMCMP OC_CIM_CMD OC_CIM_CMP BSC MSC Mahdi Kallel 27
  • 38. Projet de …n d’ études Conception des indicateurs 3.2.1.4 Début d’appel Après la phase de l’ authenti…cation et du passage en mode chi¤ré, vient la phase de début d’appel ( On ne parle pas encore du début de la conversation). Dans cette phase les données nécessaires pour l’établissement d’appel sont envoyées par le mobile (voir …gure 3.7) Fig. 3.7. Début d’ appel Le passage à cette étape correspond à la transition suivante : SETUP OC_CIM_CMP OC_SETUP BSC MSC Selon le numéro demandé, le MSC route l’appel. Il informe dans ce cas le mobile que l’appel est en cours. Ceci Correspond à un message CPROC (Call PROCeeding) qui change l’ état de l’ automate selon cette transition : CPROC OC_SETUP OC_PROC MSC BSC MSC 3.2.1.5 A¤ ectation d’ canal de tra…c un Si le MSC a alloué un circuit, il ordonne le BSC d’attribuer au mobile un canal de tra…c TCH dans un message ASREQ (ASsignment REQuest). La procédure est illustrée par la …gure 3.8 [6] Ce message fait changer l’état de l’ automate comme suit : Mahdi Kallel 28
  • 39. Projet de …n d’ études Conception des indicateurs Fig. 3.8. A¤ectation d’ canal de tra…c un ASREQ OC_PROC OC_ASS_REQ_1 MSC BSC MSC Cette transition fait incrémenter le compteur NbASREQ_OC. Si toute la procédure de l’a¤ectation de canal TCH est terminée avec succès, le BSC envoi le message ASCMP (ASsignment CoMPlete) au MSC. L’ automate change alors d’ état : ASCMP OC_ASS_REQ_1 OC_ASS_CMP BSC MSC MSC Cette transition fait incrémenter le compteur NbASCMP_OC. Ainsi on peut dé…nir un indicateur qui caractérise le taux de succès de l’attribution d’ canal un TCH dans la procédure MOC. Cet indicateur est de type Succès/Demandes. Il est donné par la formule suivante : N bASCM P _OC T aux_succes_attribution_T CH_M OC = (3.1) N bASREQ_OC Mahdi Kallel 29
  • 40. Projet de …n d’ études Conception des indicateurs 3.2.1.6 Con…rmation d’appel Si l’appelé est trouvé, le MSC envoie une sonnerie à l’appelant. Le message correspondant est ALERT (ALERTing) Voir …gure 3.9. Fig. 3.9. Sonnerie et connexion La transition correspondante à ce message est la suivante : ALERT OC_ASS_CMP OC_SONN MSC BSC MSC Si l’appelé décroche, MSC fait la connexion avec le mobile par la commande CON (CONnect). La transition correspondante est la suivante : CON OC_SONN OC_CON MSC BSC MSC S’ est connecté, le mobile envoi un acquittement positif dans un message CONACK il (CONnect ACKnowledge). La transition est la suivante : CONACK OC_CON OC_COMM BSC MSC MSC Mahdi Kallel 30
  • 41. Projet de …n d’ études Conception des indicateurs Cette transition résume le succès de l’établissement d’appel MOC. Elle fait incrémenter le compteur NbCONACK_OC. Nous pouvons dé…nir l’indicateur de succès d’ établissement MOC comme étant succès/demandes, soit : N b_CON ACK_OC Succes_etablissement_M OC_U ser = (3.2) N ombre_Appel_M OC Cet indicateur re‡ la performance de la procédure MOC comme l’ ète aperçoit l’ utilisateur. En e¤et, un établissement d’ appel qui a commencé par SERVICE REQUEST et qui n’ pas est terminé par CONNECT Ack sera considéré comme échoué même si les causes sont normales et ne représentant pas de problèmes techniques. Nous donnons des exemples de ces causes : - Appelé occupé ; - Appelant ou appelé raccroche intentionnellement avant la connexion CONNECT Ack. Cet indicateur est utile dans la mesure où il permet de mettre en relief les plaintes des clients et d’analyser le taux d’ appels aboutis dans une zone donnée pour voir si les abonnées communiquent ou non. Mais son insu¢ sance est qu’ induit à l’ il erreur s’ s’ il agit d’ problème un purement technique. Dans ce contexte, notre idée était d’ ajouter l’extension USER à cet indicateur pour montrer sa signi…cation réelle. En outre, il a été indispensable de concevoir un indicateur qui re‡ la ète performance de la procédure MOC techniquement. Pour se faire, nous avons constaté que les causes normales d’ abondant d’ appel se produisent en général pendant la phase de con…rmation d’ appel, c’est-à-dire pendant la phase de sonnerie. Il en résulte que le message qui re‡ le succès de la procédure d’ ète établissement d’ appel techniquement est ASSIGNEMENT_COMPLETE : le message qui, suite auquel, un canal TCH est alloué. Ce message fait incrémenter le compteur NbASCMP_OC. Ainsi, le taux de succès de l’ établissement d’ appel sortant MOC techniquement est dé…nit par : N bASCM P _OC Succes_etablissement_M OC_T ech = (3.3) N ombre_Appel_M OC 3.2.2 Echec d’appel sortant Lors de notre étude des di¤érents scénarios d’ échec de l’appel sortant, on a pu identi…er les messages d’ échecs qui transitent à travers l’interface A, et de voir les causes correspondantes. Le tableau ci-après illustre bien ces messages. Mahdi Kallel 31
  • 42. Projet de …n d’ études Conception des indicateurs Message/ Sens Causes Description des causes S E RV IC E _ R E J E C T (M S C -B S C ) SONS S e rv ic e O p tio n N o t S u p p o rte d , se rv ic e d e m a n d é n ’ st p a s va la b le . e IU H IM S I U n k n ow n in th e H L R IU V IM S I U n k n ow n in th e V L R NF N e tw o rk Fa ilu re : é ch e c N S S IM E IN A IM E I N o t A c c e p te d (E q u ip e m e nt vo lé ) C L E A R R E Q U E S T (B S C -M S C ) R IF R a d io Inte rfa c e Fa ilu re : le m o b ile p e rd la c o n n e x io n ra d io ave c sa B T S EF E q u ip e m e nt Fa ilu re : u n é q u ip e m e nt d e la p a rtie B S S n e fo n c tio n n e p a s R IM F R a d io Inte rfa c e M e ssa g e Fa ilu re : e rre u r d e m e ssa g e su r l’inte rfa c e ra d io . A U T H R E J E C T (M S C -B S C ) L e m o b ile d o n n e u n S R E S e rro n é C O N N E C T IO R E F U F E D (M S C -B S C ) CR C o n n e c tio n S C C P e st re fu sé e e ntre le B S C e t le M S C NC N o rm a l C le a rin g : le m o b ile q u itte l’ p p e l vo lo nta ire m e nt a IN F Inva lid N u m b e r Fo rm a t : le m o b ile c o m p o se u n fo rm a t d e nu m é ro inva lid e UN U n a ssig n e d N u m b e r : le nu m é ro d e m a n d é e st inva lid e NUR N o U se r R e sp o n d in g : l’ p p e lé n e ré p o n d p a s a UB U se r B u sy : a p p e lé o c c u p é NCCA N o C irc u it C h a n n e l A va ila b le : p a s d e c irc u its va la b le s a u n ive a u M S C . NOOO N e tw o rk O u t O f o rd e r : le ré se a u n e ré p o n d p a s A S S E IG N M E N T FA IL (B S C -M S C ) NRRA N o R a d io R e so u rc e A va ila b le : p a s d e re sso u rc e s T C H va la b le s. R IF E F M ê m e sig n i…c a tio n q u e le m e ssa g e C le a r re q u e st Tab. 3.1. dé…nition des causes de rejet L’ automate Cigale regroupe les scénarios d’ échec de l’appel sortant par le couple (partie, étape). On distingue : - Le couple (NSS, étape x) regroupe les scénarios d’ échec coté NSS pendent l’ étape 1 de l’ appel sortant. Il correspond au compteur OCx_AfNSS (x dans {1, 2, 3}). Ce compteur s’incrémente à chaque foi que l’ automate détecte un échec d’établissement d’ appel sortant pendant l’ étape 1 du à un problème du cœur du réseau par une transition bien spéci…que. Les causes Associés à ce compteur sont : NF, NOO, NCCA (voir la dé…nition de ces causes dans le tableau précédant) - Le couple (BSS, étape x) regroupe les scénarios d’ échec coté BSS de l’ appel sortant. Il correspond au compteur OCx_AfBSS (x dans {1, 2, 3}). Ce compteur s’ incrémente à chaque fois que l’automate détecte un échec d’ établissement d’appel sortant pendant l’ étape 1 du à un problème dans les équipements de la partie BSS. Les causes associées à ce compteur sont : EF, NRRA (Voir la dé…nition de ces causes dans le tableaux précédant). - Le couple (MS, étape x) regroupe les scénarios d’ échec de l’appel sortant du côté de utilisateur. Il correspond au compteur OCx_AfMS : Ce compteur comptabilise l’ échec de la procédure MOC dans sa phase 1 à cause du mobile. Les causes associées à ce compteur sont : SONS, UIH, UIV, IMEINA, NC, INF, UN, NUR, UB. - Le couple (BSSMS, étape x) regroupe les scénarios d’ échec de l’appel sortant sur l’in- terface radio. Il correspond au compteur OCx_AfBSSMS : ce compteur est incrémenté s’ y il a un échec au niveau de l’ interface radio dans la première étape du MOC, par exemple lors de l’authenti…cation (Voir …gure 3.10). Les causes associées à ce compteur sont : RIF, RIMF. Mahdi Kallel 32
  • 43. Projet de …n d’ études Conception des indicateurs Fig. 3.10. Echec radio lors de l’ authenti…cation - Le couple (NSSMS, étape x) regroupe les scénarios d’ échec de l’ appel sortant du à un problème dans les protocole des couches hautes (CM, RR) qui régissent le dialogue direct entre la partie NSS et le mobile. Il correspond au compteur OCx_AfNSSMS. Ce compteur est incrémenté s’ y a un problème dans le dialogue du mobile avec les bases de donnés du réseau il au court de la procédure MOC. Les causes associés à ce compteur sont : IUH et IUV. - Le couple (NSSBS, étape x) regroupe les scénarios d’échec de l’ appel sortant du à un problème de connexion entre le BSC et le MSC. Il correspond au compteur OCx_AfNSSBS. Ce compteur est incrémenté s’ y a un problème de connexion SCCP entre le BSC et le MSC. il La cause associée à ce compteur est CR. Nous avons pu identi…er ces compteurs en identi…ant les transitions correspondantes aux messages d’ échecs. Ainsi, nous pouvons rassembler des indicateurs de l’échec de l’établissement de la procédure MOC par cause. 3.2.2.1 Le taux d’échec d’établissement MOC relié à un problème NSS C’ la somme des échecs cause NSS des trois étapes ensembles divisée par le nombre total est des tentatives MOC, soit : P 3 (OCx_ Af N SS + OCx_ Af N SSM S + OCx_ Af N SSBS) x=1 Echec_M OC_N SS = (3.4) N ombre_ Appel_ M OC 3.2.2.2 Le taux d’échec d’établissemnt MOC relié à un problème BSS C’ la somme des échecs cause BSS des trois étapes ensembles divisée par le nombre total est de tentatives MOC, soit : Mahdi Kallel 33