1. GSM in a Nutshell
Option Transversale
- Round 1 : Cours de synthèse GSM-
dernière modification : le 11/02/07
Fabrice Valois
fabrice.valois@insa-lyon.fr
http://fvalois.insa-lyon.fr
2. Agenda de la journée
❑ Architectures GSM
❑ Mobilité
❑ Canaux logiques (SUB)
3. Agenda de la matinée
❑ Introduction
❑ Architecture réseau GSM
❑ Base Station Subsystem
❑ Network subsystem
❑ Gestion de la mobilité
❑ Numérotation GSM
❑ Evolution du réseau GSM
4. Un peu de biblio
❑ Réseaux mobiles, Tabbane, Ed. Hermès
❑ Mobile Radio Networks, Walke, Ed. Wiley
❑ Réseaux GSM-DCS, Lagrange & al., Ed. Hermès
❑ Réseaux de mobiles & réseaux sans fil, Al Agha & al., Ed.
Eyrolles
❑ Support de cours 4TC-ARM : http://fvalois.insa-lyon.fr
6. Historique GSM
1978 Allocation de la bande de fréquences des 900 MHz par CEPT
1982 Création du “Groupe Spécial Mobile” par CEPT
1987 Choix de la technologie radio : Time Division Multiple Access
1987 Signature d'un MoU GSM entre opérateurs européens
1989 Le groupe GSM devient un Comité Technique de l'ETSI
1990 Spécifications techniques GSM Phase 1
1992 Ouverture commerciale des premiers réseaux GSM
1992 Spécifications GSM Phase 2
7. Objectifs GSM
❑ Services de base :
❑ Appelé/être appelé indépendamment de sa localisation
❑ Maintenir un appel en cours lors d'un déplacement
❑ Services supplémentaires (call conf., signal appel, push...)
❑ Intéropérabilité des équipements et des opérateurs
❑ Robustesse du codage de la voix
❑ Sécurité
8. Objectifs GSM (bis)
✗ Aspects liés aux services :
Voix,
Données,
Fax, ...
✗ Aspects liés à la sécurité :
Cryptage,
Chiffrement,
Authentification, ...
✗ Aspects liés à l'efficacité :
Réutilisation des fréquences,
Saut de fréquences, ..
10. GSM : Focus sur NSS
Air A
O & M
VLR
MSC
EIR
AC
HLR
❑ Gestion des appels (entrant / sortant)
❑ Interconnexion avec autres PLMN et réseaux PSTN
❑ Gestion des données utilisateurs et des services
❑ Facturation, sécurité,
❑ Gestion de la mobilité (roamning)
❑ Gestion/Supervision BSS, interfaces A & PSTN
11. GSM : Focus sur BSS
Air A
O & M
TC
TC
TC
BSC
BSC
BTS
BTS
❑ Contrôle / gestion interface radio
❑ Signalisation interfaces A & radio
❑ Connexion entre terminal mobile et NSS
❑ Gestion mobilité (radio)
❑ Traitement de la voix et transcodage
❑ Statistiques et compteurs GSM
13. GSM : trafic & signalisation
Canaux de contrôle et trafic
Air
A
A
TC
HLR
AC
EIR
VLR
BTS BSC
MSC
14. Pile protocolaire GSM : vue d'ensemble
CM
MM
RR
BSSAP
SCCP
Niveau 3
MTP3
MTP2
MTP1
LAPD
LAPDm
Physique
Physique
MS BTS BSC MSC
BSS , Base Station Subsystem
15. II. Base Station Subsystem
❑ Architectures & protocoles
❑ Couche 3 sur l'interface radio (MM, RR, CM)
❑ Interface Abis
(BTS-BSC)
❑ Interface A
❑ Transcodage de la voix (interface Ater
)
16. Architecture et protocoles
CM
MM
RR
BSSAP
SCCP
Niveau 3
MTP3
MTP2
MTP1
LAPD
LAPDm
Physique
Physique
MS BTS BSC MSC
BSS , Base Station Subsystem
Couche 1 : traite tous les
aspects de la
transmission radio
Couche 2 : Fiabilise la
transmission (LAP-Dm)
Couche 3 -Radio ressource-
: Gestion de la ressource
radio. Sous-couche
implémentée dans le BSC
Couche 3 -Mobility
Management-Rendre transparent
l'itinérance de l'abonné. Cette
fonction ne peut donc être prise
en compte que sur la partie fixe
du réseau, donc par le MSC.
Couche 3 -Connection
Management- Similaire à la
couche réseau du RNIS entre un
poste numérique et son central de
rattachement. La sous-couche CM
est donc présente entre le mobile et
le MSC.
17. Couche 3 sur l'interface radio
❑ 3 sous-couches :
❑ RR : Radio Resource
❑ MM : Mobility Management
❑ CM : Connexion Management
18. Sous-couche RR
❑ Gestion de la connexion radio entre la MS et le BSC
❑ Établissement d'un canal dédié
❑ Rétablissement du canal lors d'un changement de cellule
(handover)
❑ Il ne peut y avoir qu'une seule connexion RR active
❑ Pré-requis nécessaire avant toute connexion au réseau
19. Sous-couche MM
❑ Trois rôles différents :
❑ Assurer la gestion de la mobilité ce qui génère des échanges
entre la MS et le réseau (mise à jour de localisation)
❑ Assurer les fonctions de sécurité, ce qui va provoquer des
échanges de messages particuliers lors de la plupart des
demandes de services
❑ Gérer les connexions MM
20. Sous-couche MM : connexion MM
❑ Connexion MM (MM-connection) ?
❑ Permet à la couche CM de faire abstraction des problèmes de
l'aspect itinérant et radio de la MS et de se ramener au cas d'un
accès d'un terminal fixe au réseau RNIS !
❑ Une telle connexion est établie sur demande de la sous-couche
CM (sur envoi d'appel ou SMS) non pas par envoi de message
d'établissement mais implicitement par le premier message CM
envoyé.
21. Sous-couche CM
❑ Gestion des appels usagers
❑ Acheminement et établissement des appels d'un abonné
(appel entrant et appel sortant)
❑ Interaction avec le protocole MAP (Mobile Application
Protocol) gérant les dialogues avec le NSS (Network
Sub-system) où se trouve les VLR's, HLR et
commutateurs mobiles MSC.
❑ Proche de la sous-couche DSS1 d'un réseau RNIS
(permet le support de la voix et des services
supplémentaires exceptés les SMS)
22. Description de l'interface Abis
❑ Interface définie entre la BTS et le BSC
❑ Supporte la transmission des communications des
usagers et de la signalisation (en fait, la plupart des
messages de signalisation sont échangés entre le BSC ou
le MSC et la MS : la BTS n'a qu'une simple fonction de
relais
❑ Similitude avec le réseau fixe : l'interface est proche de
celle définie entre un PABX numérique et le RNIS, la
BTS jouant le rôle de PABX.
23. Les couches de l'interface Abis
❑ Couche physique pour faire transiter communications et
signalisation sur des canaux différents
❑ Couche liaison de données assurant la fiabilité des
transmissions
❑ Couche réseau
24. Abis
: couche physique
❑ Canaux de trafic
❑ Informations émises sur les canaux TCH (voix ou données
utilisateurs) à des débits de 16 ou 64kbit/s
❑ Canaux de signalisation
❑ En fonction de l'importance de la BTS, 1 ou plusieurs canaux vont
supporter la signalisation pour les dialogues MS-BSC, MS-MSC et
BSC-BTS à des débits de 16 ou 64 kbits/s
BTS BSC
Canaux de trafic (~canaux B)
Canaux de signalisation
(~canaux D)
TCH
SDCCH
SACCH
BCCH
25. Abis
: couche liaison de données
❑ Repose sur LAPD avec support des message suivants :
❑ Messages de niveau supérieur entre mobile et réseau
(signalisation), plus exactement entre un TRX et le BSC (sur un
canal particulier ie : un slot sur une fréquence donnée)
❑ Messages de supervision et de maintenance de la BTS, par exemple
configuration d'un TRX ou mise en mode maintenance de la BTS
❑ Messages internes de gestion de la liaison de données BTS-BSC
❑ Messages émis en mode connecté (seuls les messages de
remontées de mesure sont transmis en mode non connecté
-émission périodique-)
26. Abis
: couche réseau
❑ 2 types de messages
❑ Transparents : entre la MS et le BSC ou le MSC et pour lesquels
la BTS agit comme relais
❑ Non Transparents : contenant les commande entre la BTS et le
BSC (géré par une couche BTS Management)
CM
MM
RR
LAPDm
Physique
LAPDm
Physique
LAPDm
Physique
LAPDm
Physique
BTSM
Message
transparent
Distribution
Couches
supérieures
RR'
BTSM
Message
transparent
Distribution
BTS
MS BSC
Interface radio Interface Abis
27. Description de l'interface A
pour la signalisation
❑ Définition de l'interface entre le BSC et le MSC
❑ Utilise SS7
❑ Pile protocolaire contenue :
❑ MTP (Message Transfert Part)
❑ SCCP (Signalling Connection Control Part)
❑ BSSAP (BSS Application Part)
28. Interface A
❑ 2 types de messages circulent :
❑ Les messages interprétés par le BSC et qui ont trait à la gestion
des ressources radio (sous-couche BSSMAP...)
❑ Autres messages échangés entre la MS et le MSC (sous-couche
DTAP) où le BSC joue le rôle de répéteur
29. Protocole BSSMAP
❑ Messages liés à un canal
radio dédié particulier
❑ Message initial de la MS sur
le canal radio dédié
❑ Allocation canal radio TCH
❑ Exécution d'un handover
❑ Passage en mode chiffré
❑ Libération du canal dédié
❑ Messages à destination du BSC
❑ Mise hors service des circuits de
parole entre le BSC et le MSC
❑ Interrogation des ressources
disponibles au BSC
❑ Réinitialisation du MSC ou du BSC
❑ Appel en diffusion d'une MS sur
une zone de localisation donnée
❑ Transfert de communications vers
un autre BSC
BSS Management Part : définit le dialogue pour les messages
interprétés par le BSC
30. Protocole DTAP
❑ Direct Transfert Application Part régit les échanges de
messages des MS-MSC transitant par le BSC.
❑ Simple protocole de réémission de tous les messages
reçus du niveau MM/CM du MSC sans aucune
interprétation du contenu
31. Vue globale de l'interface A
CM
RR
MM
SCCP
MTP3
MTP2
MTP1
DTAP
BSSAP
BSSMAP
Fonction de
distribution
RR
LAPD
Physique
LAPDm
Physique
SCCP
MTP3
MTP2
MTP1
DTAP
BSSMAP
Fonction de distribution
BSSAP
CM
MM
Interface A
Interface
Abis
Interface
Radio
MS BSC MSC
32. Transcodage de la parole : interface Ater
❑ Question : la voix est codée sur 13 kbit/s sur l'interface
radio de GSM mais le réseau fixe gère des circuits de
parole à 64 kbit/s
❑ Où doit être réalisé le transcodage 13 kbits/s ↔ 64 kbit/s ?
❑ Équipements de transcodage : TRAU (Transcoder / Rate
Adaptator Unit) implémenté dans le BSS
❑ Les placer les plus près possible du MSC
33. Architecture pour le transcodage
❑ Placés physiquement à côté du MSC
❑ Fonctionnellement intégré au BSC
❑ Commandés à distance par le BTS
TRAU
BTS BSC MSC
Interface Abis Interface Ater Interface A
Circuit de signalisation pure
Circuit de parole
Voix à 64 kbit/s
Voix 13 kbit/s sur
canaux 16 kbit/s
34. Multiplexage des canaux ?
❑ 4 communications à 13kbit/s sont transportées sur une
voie MIC à 64 kbit/s
❑ On complète par des bits de cadrage et de bourrage pour obtenir
un débit de 16 kbits/s pour obtenir le multiplexage des 4 voies
❑ Techniquement ?
❑ BTS reçoit des trames de parole de 260 bits toutes les 20 ms
❑ Cette trame est complété par 21 bits de contrôle, 4 bits d'alignement
pour résoudre les problèmes de synchronisation et 35 bits de
synchronisation permettant de marquer le début d'une trame de
parole
35. Une synthèse sur le BSS
❑ Architecture de la couche réseau complexe car répartie sur
plusieurs équipements !
❑ Une MS dialogue avec le MSC via la BTS et le BSC à travers :
❑ Interface radio
❑ Interface Abis
❑ Interface A
❑ Gestion de la ressource radio RR par le BSC
❑ Gestion de l'itinérance et des appels par le MSC
❑ Messages de contrôle pour les dialogues MSC↔BSC et BSC↔BTS
❑ Traitement sur le format des données utilisateurs pour adapter le
débit réellement transmis aux débits offerts par les liaisons fixes
36. III. Network subsystem
Air A
O & M
VLR
MSC
EIR
AC
HLR
Equipment Idendity Register : Entité
contenant l’identité du terminal mobile
(IMEI : International Mobile
Equipement Identity), classé en trois
listes (Black list, Grey list, White list)
Authentification Center :
✗ BD d ’abonnés traitant des aspects liés à
la sécurité contenant le KI spécifique à
chaque abonné .
✗ Met en œuvre les algorithmes de
chiffrement (A3, A8)
Home Location Register (BD centrale du PLMN)
contenir les données relatives aux abonnés
traiter les requêtes en provenance des Gateway
MSCs et des VLRs
traiter les actions de l ’opérateur concernant
ajout/suppression/activation de services
traiter les actions de l ’abonné concernant
l ’activation de services supplémentaires.
Mobile Switching Center, entité de commutation :
la connexion avec le réseau public (PSTN) et les autres PLMN
le contrôle des appels, signalisation, authentification, taxation
traitement des mise à jour de localisation
réalisation des handover inter-MSC
Visitor Location Register , BD contenant une photographie instantanée des données relatives aux
abonnés enregistrés sous sa zone (MSC area)
Gérer les données relatives aux abonnés dépendant de sa zone ainsi que les dialogues avec son
« Home PLMN» HLR
De gérer les MSRN : attrribution et libération après l ’établissement de l ’appel
Mettre à jour les données du HLR concerant la localisation de l ’abonné
Contrôler les procédures d ’authentification et de chiffrement, du temps d ’établissement des
appels, et du temps de mise à jour des localisations ( location update)
37. III. Network subsystem
❑ Organisation des données dans les HLR/VLR :
Données relatives à l ’identification et à la numérotation : xIMSI, MSISDN
Type et état (active, veille) de la MS.
Catégorie de la MS, MSRN, Services supplémentaires.
Données des services supplémentaires.
Données relatives à l ’authentification et au chiffrement (Ki, Rand, SRES, Kc)
Données relatives au roaming : MSRN, VLR@, MSC#,restriction de roaming
Données relatives aux services basiques : approvisionnement des bearer services,
teleservices (fax,voix, sms)
Indicateur de messages en attente,
...
38. Synthèse NSS
❑ Gestion des appels (normaux, urgence, data)
❑ Interconnexion niveau réseau
❑ Services évolués et transfert de données
❑ Collecte de mesures/statistiques pour l'OMC
❑ Gestion de la mobilité/itinérance
❑ Signalisation Interface A / Interconnexion PSTN
❑ Contrôle du BSS
❑ Gestion de la sécurité (authentification, etc.)
39. IV. Gestion de la mobilité
❑ Quelle mobilité ?
❑ Micro-mobilité et gestion des handovers
❑ Macro-mobilité et itinérance
40. Introduction
❑ Services de mobilité
❑ permettre aux usagers de disposer de services télécoms
(émission/réception) sur une zone de couverture
❑ pouvoir poursuivre une communication tout en se déplaçant
41. Quelle mobilité ?
☛ micro-mobilité = mobilité radio
permettre à un abonné de changer de cellule tout en
maintenant sa communication avec le réseau
☛ macro-mobilité = mobilité réseau
permettre à un abonné de bénéficier des services auxquels il
a souscrit sur toute une zone de couverture
42. Résau Mobile 1
zone 1
zone 2
Résau Mobile 2
Mobilité macroscopique
Mobilité microscopique
43. Quels mécanismes en jeu ?
❑ Handover ou transfert inter/intra-cellulaire
❑ Mécanisme de sélection/resélection de cellules et
mécanisme de gestion de la localisation
❑ Impact sur la QoS :
❑ proba(rejet d’appel)
❑ proba(interruption d’appel)
❑ durée «d’interruption»
44. Gestion de la micro-mobilité
❑ Handover = assure les transferts de communications en
cours entre les cellules (mobile allumé uniquement)
❑ Objectif : maintenir une qualité de communication
suffisante entre le mobile et le réseau à travers un
changement de fréquence ou de cellule
45. Fonctions du handover
❑ permettre aux usagers de se déplacer en cours d’appel
❑ éviter la rupture du lien (rescue handover)
❑ minimiser les interférences (global et par rapport à un
lien)
❑ optimiser l’utilisation des ressources radio
❑ équilibrer la charge de trafic entre les cellules
❑ baisser la consommation d’énergie des mobiles
46. Principe de base
❑ Pendant la communication : mesure et évaluation périodique
du lien radio
❑ Situation anormale
⇒alarme BSC MSC
❑ MSC identifie une cellule cible et/ou un nouveau canal:
– si ok : handover déclenché
– sinon : communication continue sur le même canal et des handovers
sont périodiquement tentés
❑ Après handover, l’ancien canal est libéré
47. Les 3 phases du handover
❑ Prise de mesures et supervision du lien
❑ Choix de la cellule cible et déclenchement du handover
❑ Exécution du handover (i.e. transfert effectif des
liens)
temps
48. Contraintes temporelles
❑ Période des mesures < durée de traversée d’une cellule ⇒
fortes contraintes en environnement pico et micro-
cellulaires
❑ durée de traitement des critères de décision d’exécution
du handover et choix de la cellule cible courte ⇒ sinon
réalisation trop tardive
❑ exécution très rapide afin de minimiser la proba de perte
d’un lien et les dégradations de qualité dues au
changement de lien
49. Phase 1 : Prises de mesures ?
❑ Evaluation qualité du lien
❑ Mesure périodique des canaux et cellules candidates si
besoin d’établir un nouveau lien physique
❑ Gestion d’une liste de cellules candidates
❑ Par le réseau et le terminal (GSM)
❑ Déclenchement du handover contrôlé par le terminal ou
assisté par le mobile (GSM) en se basant sur les
mesures
50. Phase 1 : Indicateurs de déclenchement
❑ Puissance du signal reçu (RSSI : Received Signal Level
Indicator)
❑ taux d’erreur binaire BER (témoin du C/I)
❑ distance(mobile, BS)
❑ etc.
Rq:
→ Entre 3 et 10 types de mesures
→ Périodicité = 480 ms (GSM)
51. Phase 1 : liste de cellules candidates
■ Liste gérée par le mobile
■ Le mobile mesure la puissance des canaux pilotes des
BTS
■ Si le mobile reçoit l’identité d’une BTS et que son signal
est suffisant, elle entre dans la liste (un temporisateur
est associé
■ A expiration du temporisateur : la BTS est retirée de la
liste
■ si la liste est pleine (5 pour GSM), on retire celle dont le
temporisateur est le plus avancé.
52. Phase 2 :
Déclenchement du handover
❑ Puissance relative des signaux
– P(SignalV) > P(SignalR)
❑ Idem(1) + utilisation d’un seuil
– P(SignalR)<Seuil et P(SignalV) > P(SignalR)
❑ Idem(1) + hystérisis
– P(SignalV) > P(SignalR) + marge d’hystérisis
❑ Idem(1) + Seuil + hystérisis
→ GSM
❑ Prédiction du signal reçu
Base Station R Base Station V
53. Phase 2 : déclenchement du HO
❑ Evaluation après chaque phase de mesures
0
2
4
6
8
10
12
14
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
BTS 1
BTS 2
BTS2>BTS1
BT1<Seuil
et
BTS2>BTS1
BT2-BTS1>Seuil
54. Phase 3 : Procédure d’exécution
❑ Hard handover
ancien lien libéré avant l’établissement du
nouveau lien avec la BS cible
❑ Seamless handover
… pendant ...
❑ Soft handover
… après ...
55. Hard handover
MSC
Avant
MSC
Pendant
MSC
Après
Circuit non établi
circuit établi (lien physique et logique)
❑ Commutation + routage des infos vers le nouveau lien :
simultanément
❑ Un seul canal radio à la fois
❑ Légère interruption de la communication
❑ GSM
57. Soft handover
MSC
Avant
MSC
Pendant
MSC
Après
Circuit non établi
circuit établi (lien physique et logique)
❑ Les 2 liens et les 2 flux sont actifs simultanément
pendant un court laps de temps
❑ Qualité de service offerte à l ’usager
❑ Charge élevée au niveau réseau
❑ Charge élevée sur l ’interface radio
❑ Système CDMA et 3ème
génération (UMTS)
58. Backward/Forward Handover
❑ Etablissement nouveau lien = messages entre mobile et
BS cible
❑ échange via ancien lien : backward handover i.e. lien
établit à partir de l’ancienne BS
❑ moins rapide que la solution suivante
❑ gestion plus optimale des ressources radio
❑ GSM
❑ échange vers la BS cible : forward handover i.e. lien
établit depuis la nouvelle BS
❑ nécessité pour le mobile de contrôler le handover
❑ DECT
59. Différents handovers
MSC D
BSC
Réseau Mobile 1
RTC
Réseau Mobile 2
BSC BSC
BSC
BSC
MSC A MSC B MSC C
1 2 3 4 5
1: HO Intra-cellulaire 2: HO Intra-BSC 3: HO Intra-MSC
4: HO Inter-MSC 5: HO Inter-Réseau
60. Evaluation - procédure de HO
❐ Nombre de tentatives de handover
❐ Probabilité d ’échec
❐ Handovers ping-pong
❐ Durée de déroulement de handover
❐ Lieu de déclenchement du handover
❏ Nombre de handovers
❏ Quantité de ressources consommées
61. Mobilité réseau
❑ Processus de sélection/resélection de cellules
❑ réception par le mobile d’infos venant du réseau et choix d ’une
cellule d’accès
❑ Gestion de la localisation (itinérance)
❑ connaître plus ou moins précisément la position des mobiles
62. Sélection/resélection de cellules
❑ Choisir une cellule du réseau pour
❑ enregistrer les infos diffusées par le réseau aux mobiles
❑ signaler ses mouvements au réseau
❑ être prêt à se connecter au réseau en cas de communication
❑ Nécessité d’être en état de veille
63. Sélection/resélection...
➥ infos diffusées + mesures des signaux reçus
➙ choix d’une station de base privilégiée
Remarque:
■ Sélection = à la mise sous tension du mobile
■ Resélection = lors du déplacement
➥ Mais la même procédure de choix de cellule
64. Etapes du processus
❑ Recherche des porteuses du système
❑ Sélection d’un certain nombre parmi les plus puissantes
❑ Recueil des infos diffusées : état des cellules,
paramètres d’accès, de handovers, info de
synchronisation, localisation, etc.
❑ Enregistrement éventuel dans la zone de localisation
❑ Choix d’une cellule
65. Etapes du processus : en mvt
❑ Si la cellule n’est plus perçue : resélection d’une
meilleure cellule
❑ Si réception d’un message de recherche (paging),
émission d’une demande d’établissement de connexion
avec le réseau
❑ Changement de zone de localisation : envoi de
l’information au réseau
❑ Changement de réseau si plus aucune cellule du réseau
sélectionné n’est perçue
66. Paramètres utilisés
❑ Niveau de signal reçu
❑ état de la cellule
❑ identité du réseau
❑ zone géographique
❑ temporisation
67. Gestion de la localisation
2 points sont abordés :
❑ la localisation : permet au système de connaître la
position d ’un mobile à chaque instant
❑ la recherche d ’abonné qui permet au système de
retrouver un mobile
Mécanismes antagonistes du point de vue consommation
des ressources !
68. Localisation manuelle
❑ Localisation laissée à l’initiative de l’abonné
❑ Système CT2 (Bibop par France Telecom)
❑ Recherche de l’abonné auprès de la borne puis aux
bornes voisines (îlots de bornes)
❑ Simplicité : gestion d’un indicateur de position courante
❑ Intervention manuelle de l’usager
69. Zones de localisation
❑ But : automatiser la gestion de la localisation
❑ Recherche d’un abonné uniquement dans sa zone de
localisation ⇒ coût du paging moins important
❑ maj périodique ou sur changement de zone
❑ Stockage de l’information dans une base de données
centralisée
Zone de localisation
Cellule
70. Méthode hybride
❑ GSM :
– méthode de mise à jour de localisation sur
changement de zone
❑ méthode de mise à jour de localisation périodique
❑ Identification d ’une zone de localisation :
MCC
Mobile Country Code
MNC
Mobile Network Code
LAC
Location Area Code
LAI (Location Area Identification)
71. Architecture de BD ’s
❑ Infos de localisation stockées dans deux types de
bases de données :
❑ les bases de données nominales
❑ les bases de données visiteurs
BD
Nominale
BD
visit.
BD
visit.
BD
visit.
zone
localisation
zone
localisation
zone
localisation
72. BD nominale
❑ Une seule entité logique dans le réseau
❑ Stockage d ’informations abonnés :
❑ nom, numéro, droits d ’accès, sécurité, etc.
❑ la localisation courante de l ’abonné !
❑ Dans GSM : HLR (Home Location Register )
73. Niveau 0
Sans localisation, recherche dans tout le réseau
❑ Lors d’un appel : messages de paging à destination des
mobiles émis par toutes les stations de base (flooding
algorithm)
❑ i.e. pas de gestion de mobilité !!!
❑ Téléphone de voiture (1ère génération)
❑ Simplicité de gestion
❑ Saturation de la ressource radio
74. BD visiteur
❑ Plusieurs dans le réseau
❑ Stocke les informations des utilisateurs enregistrés
dans les zones de localisation dépendant de cette BD
❑ zone de localisation courante
❑ Dans GSM : VLR (Visitor Location Register)
75. Hiérarchie des BD’s GSM
❑ Hiérarchie des éléments intervenant dans la
localisation GSM
HLR
VLR
GMSC
MSCj
BSC
BTS BTS
LAIk
MSISDNa -> VLRi, IMSIa
IMSIa -> MSCj, LAIk, TMSIa
MS
(IMSIa, TMSIa, LAIk)
77. Procédures GSM :
numérotation liée à la mobilité
IMEI : TAC
6 dgts
FAC
2 dgts
SNR
6 dgts
SP
1 dgt
MSRN : CC
2 dgts
NDC
3 dgts
SN
10 dgts
VLR HLR
HLR VLR
IMSI : MCC
3 dgts
MNC
2 dgts
MSIN
10 dgts
LAI
LAI : MCC
3 dgts
MNC
2 dgts
LAC
2 octets
CId
2 octets
VLR HLR
MSISDN : CC
2 dgts
NDC
3 dgts
SN
10 dgts
HLR
78. International Mobile Subscriber Identity
HLR VLR
IMSI : MCC
3 dgts
MNC
2 dgts
MSIN
10 dgts
❑ N° unique respectant le plan d'identification E.212
(UIT) :
❑ Mobile Country Code (MCC) : indicatif du pays du domicile de
l'abonné mobile (208 pour la France)
❑ Mobile Network Code (MNC) : indicatif du PLMN nominal de
l'abonné (01 pour FT, 10 pour SFR...)
❑ Mobile Subscriber Information Number (MSIN) : numéro de
l'abonné mobile à l'intérieur du réseau GSM
❑ Rarement transmis sur l'interface radio
79. TMSI : Temporary Mobile Subscriber Identity
❑ N° d'identité temporaire alloué de façon locale (VLR) et
modifié à chaque changement de VLR (roaming)
❑ Connu sur la partie MS-MSC/VLR uniquement !
❑ Utilisé pour identifier le mobile appelé ou appelant
❑ Attention :
❑ La norme GSM n'oblige pas l'utilisation du TMSI
❑ Organisation des 4 octets du TMSI laissé libre à l'opérateur
80. Mobile Station ISDN Number
MSISDN : CC
2 dgts
NDC
3 dgts
SN
≤10 dgts
HLR
❑ Identité du mobile pour l'extérieur
❑ Seul le HLR maintient une correspondance
MSIDN↔IMSI
❑ N° conforme au plan de numérotation téléphonique
international E.164 :
❑ Country Code (CC) : indicatif du pays dans lequel l'abonné a
souscrit son abonnement (33 pour la France)
❑ National Destination Code (NDC) : numéro du PLMN dans le pays
❑ Subscriber Number (SN) : librement attribué par l'opérateur
81. Mobile Station ISDN Number (suite)
MSISDN : CC
2 dgts
NDC
3 dgts
SN
≤10 dgts
HLR
❑ Structure du MSISDN en France :
33 06 AB PQ MCDU
❑ 06 : regroupe tous les abonnés mobiles
❑ AB : indicatif Mobile GSM
❑ 07, 08 et 04 pour FT
❑ 09 et 03 pour SFR
❑ 60, 61 et 18 pour Bouygues Télécom
❑ PQ : numéro du HLR logique dans le réseau GSM
❑ MCDU : numéro de l'abonné dans le HLR
82. Mobile Station Roaming Number
MSRN : CC
2 dgts
NDC
3 dgts
SN
≤10 dgts
VLR HLR
✗ Permet le routage des appels entrants directement du
commutateur passerelle (GMSC) vers le commutateur
courant (MSC) de la station mobile
✗ Attribué de façon temporaire/unique par le VLR courant
lors de l'établissement d'un appel à destination de la
station mobile
✗ Même structure que le MSISDN
Code pays du VLR courant
Code du PLMN du VLR courant
Numéro d'abonné
83. International Mobile Equipment Identity
IMEI : TAC
6 dgts
FAC
2 dgts
SNR
6 dgts
SP
1 dgt
❑ Identifiant unique de terminal (15 digits max) :
❑ Type Approval Code (TAC) : fourni au constructeur lorsque le
matériel a passé l'agrément,
❑ Final Assembly Code (FAC) : identifie usine de fabrication
❑ Serial Number (SNR) : librement affecté par le constructeur
❑ Spare (SP) : réservé
❑ => GSM Phase 2+ : IMEISV (IMEI Software Version
Number)
84. Synthèse
Établissement d'un appel fixemobile
❑ Types de messages échangés
❑ Procédures GSM : Traitement de l'établissement d'un
appel...
❑ Traitement sur les feuilles...
❑ Signalisation paging
❑ Appel Entrant
85. Procédures GSM : messages
IAM : Initiate Address Message, message ISUP intervenant à
l’initiaton de l ’appel
ACM : Address Complete Message, message ISUP intervenant à
la confirmation par la partie appellée de la reception de
l ’appel
SRI : Send routing Information, message MAP intervenant entre
le VLR courant et le HLR.
PRN : Provide Roaming Number, message MAP intervenant entre
le VLR courant et le HLR.
86. Etablissement d'un appel fixe -> Mobile
HLR
GMSC
VLR
MSC
VLR
msisdn -> imsi
+VLR@
1) IAM
(msisdn)
6) IAM
(msrn,imsi)
LAC
PSTN GSM
network
IMSI ->
lac,TMSI
BSS
Subsystem
7)
Paging
(tmsi)
2) SRI
(msisdn)
5)SRIack
(msrn) 3) PRN
(imsi)
4) PRNack
(msrn)
91. Nécessité d'une évolution : Phase 2
❑ GSM Phase 2 : services à valeurs ajoutées (VAS)
❑ Modification de l'architecture NSS
❑ Les services VAS de base offrent :
❑ SMSC (Short Message Service Center)
❑ VMS (Voice Mail System)
❑ VAS = premier pas vers des revenus additionnels ne dépendant pas
de la voix
(c) Olivier Guyot, Nokia
92. Nécessité d'une évolution : Phase 2
Services Intelligents (prépayé, services personnalisés, sécurité, ...)
Possibilité d'avoir des services fournis par des providers externes
(c) Olivier Guyot, Nokia
