Support formation vidéo : Technologie des réseaux GSM

Formation Technologie des réseaux GSM
Présentation Générale
Akrem GUEZGUEZ
Formateur spécialisé en Réseaux
de Télécommunications
Présentation Générale

Présentation générale
Cette formation a pour but de fournir aux participants des connaissances
approfondies de la technologie du réseau de téléphonie mobile GSM ainsi
que les connaissances de base, méthodes servant à gérer la sécurité, la
mobilité et les procédures de communications dans les réseaux de 2ème
génération.

Présentation formateur
• Ingénieur diplômé de Sup’com, Grande école associée à l'Institut
Mines-Télécom
• Ingénieur Radio dans les réseaux radio mobiles
• Formateur spécialisé dans les réseaux de télécommunications

Objectifs visés
• Comprendre l’architecture et les méthodes de déploiement des réseaux
GSM
• Définir les services, les caractéristiques de l’interface radio, et les
protocoles utilisés en GSM
• Décrire le traitement des appels, les mécanismes de sécurité et la gestion
de mobilité
• Décrire l’évolution du service général de paquets radio (GPRS) dans le
monde du GSM

Prérequis
Des connaissances de base en télécommunications en relation
avec les réseaux radio mobiles.

Public concerné
• Les managers et le personnel en télécommunications
responsables de la conception, la planification, le déploiement et
la gestion des réseaux GSM
• Toutes personnes souhaitant élargir leurs éventails de
compétences en acquérant des connaissances en technologie de
réseaux GSM

Le plan de la formation
Services et caractéristiques du GSM
Présentation du standard et structure des releases 2G
Architecture GSM
Architecture et composants : BTS, BSC, MSC, GMSC, VLR, HLR, AuC
Présentation des interfaces
Protocoles GSM radio et réseau
Identités et terminaux GSM
Principaux protocoles : CM, MM, MAP, ISUP, BSSAP
Procédures radio et réseau
Radio : accès aux ressources radio, RACH, paging, power control, gestion des mesures
Sécurité : authentification, intégrité et chiffrement
Mobilité : sélection/resélection de cellules, handover intra et inter BSC, roaming, mise à jour de localisation
Gestions des appels : entrants et sortants
Evolution vers GPRS
Besoin du GPRS, caractéristiques, terminaux GPRS
Architecture et composants du GPRS

Préparée par:
Akrem GUEZGUEZ
Formateur spécialisé en Réseaux de
Télécommunications

• La demande des services mobiles connaît une croissance
remarquable dans le monde entier
• Evolution du nombre d’abonnés mobiles à travers le monde
Source: ITU World Telecommunication / ICT Indicators database

• Evolution des réseaux radio mobiles

Architecture GSM
Akrem GUEZGUEZ
Architecture et composants : BTS, BSC, MSC,
GMSC, VLR, HLR, AuC

Architecture GSM
Le réseau GSM se compose de plusieurs sous-systèmes interconnectés à travers
des interfaces standards:

Architecture GSM
Mobile Station (MS)
C’est un équipement
mobile GSM qui contient
une carte SIM.

Architecture GSM
BTS (Base station
Transceiver System)
assure la transmission
radio et gère aussi la
couche physique

Architecture GSM
Camouflage des antennes des BTS dans les zones
urbaines:
Faisceau
Hertizien pour
se lier au BSC
Ce site
contient trois
secteurs
BTS

Architecture GSM
Chaque secteur couvre une zone géographique bien déterminée appelée
« cellule »
Secteur
Cellule

Architecture GSM
BSC (Base station
Controller)
supervise une ou
plusieurs BTS et gère les
ressources radio

Architecture GSM
Les interconnexions possibles:
Hybride
En boucle

Architecture GSM
MSC (Mobile service
Switching Center)
assure la commutation
des appels entre
différents BSCs et MSCs

Architecture GSM
HLR (Home Location
Register)
contient les informations
d’abonnement relatives
aux usagers GSM

Architecture GSM
VLR (Visitor Location
Register)
contient toutes les
caractéristiques
nécessaires à la gestion
des mobiles itinérants
dans une zone de service

Architecture GSM
EIR (Equipement Identity
Register)
contient les données des
terminaux mobiles

Architecture GSM
AuC (Autentication
Center)
vérifie l'identité des
utilsateurs

Architecture GSM
OSS (Operation Sub-
System)
assure la gestion et la
maintenance des
MSC/BSS

Architecture GSM
Akrem GUEZGUEZ
Interfaces du réseau GSM

Interfaces du réseau GSM
Interface: C’est une liaison utilisant des protocoles spécifiques permettant à deux nœuds du réseau de s’interconnecter et
communiquer mutuellement

Akrem GUEZGUEZ
Identités et terminaux GSM

Terminaux et Identités dans GSM
La station mobile (MS) est caractérisée par les identités suivantes:
• IMEI (International Mobile Equipment ldentity) qui est le numéro de l’équipement, mis dans la mémoire de l’équipement
lors de sa fabrication

Terminaux et Identités dans GSM
• IMSI (International Mobile Subscriber ldentity) qui est le numéro de l’abonné se trouvant dans sa carte SIM
• TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) qui est alloué temporairement par le VLR au MS quand il est dans sa zone de
couverture

Akrem GUEZGUEZ
Principaux protocoles CM, MM, MAP, ISUP, BSSAP

Protocoles GSM
Le réseau GSM est un modèle en couche qui est conçu pour permettre des
communications et l’échange de données entre les équipements.

Procédures Radio en GSM
Akrem GUEZGUEZ
Méthodes d’accès en GSM et temps de propagation

Procédures Radio en GSM: Méthodes d’accès
La norme GSM prévoit que la téléphonie mobile par GSM occupe deux bandes de fréquence aux alentours des 900 [MHz]:
1. la bande de fréquence 890 − 915 [MHz] pour les communications montantes (du mobile vers la station de base)
2. la bande de fréquence 935 − 960 [MHz] pour les communications descendantes (de la station de base vers le mobile).
Source: C. DEMOULIN, M. VAN DROOGENBROECK. Principes de base du fonctionnement du réseau GSM. Revue de l’AIM,
pages 3–18, N 04, 2004.

Procédures Radio en GSM: Temps de propagation (TA)
Les utilisateurs du réseau GSM sont à des distances variables de leur BTS de base et subissent des délais de propagation
différents (à titre indicatif 30 km sont parcourus en 100µs).
Il est ainsi nécessaire que deux mobiles qui utilisent deux slots consécutifs n’envoient pas simultanément pour éviter de se
chevaucher
Sans la gestion du TA Avec la gestion du TA

Akrem GUEZGUEZ
Les canaux logiques

Procédures Radio en GSM: Les canaux logiques
Un canal logique est une voie de transmission d’information, contenue dans un support physique
(canal physique)

Un canal logique est une voie de transmission d’information, contenue dans un support physique (canal physique)

Canaux de Broadcast - BCH

Canaux de Contrôle Communs - CCCH

Canaux de Contrôle Dédiés/Associés
(DCCH/ACCH)

TCH - Traffic Channels

FCCH - Frequency Correction Channel

BCCH - Broadcast Control Channel

RACH - Random Acces Channel

AGCH - Acces Grant Channel

PCH - Paging Channel
CBCH- Cell Broadcast Channel

SDCCH-Stand-alone Dedicated Control Channel

SACCH - Slow Acces Control Channel

FACCH - Fast Acces Control Channel

Exemple d’activation des canaux logiques pour un appel vers la MS

Akrem GUEZGUEZ
Gestion de la puissance des mobiles

Procédures Radio en GSM: Gestion de la puissance des mobiles
La puissance d’émission du mobile est contrôlée en permanence par le réseau afin de
l’ajuster selon son état et ses activités

Lors de l'accès initial à une cellule (sur le canal RACH), un mobile émet à une puissance
donnée par le paramètre MS_TXPXR_MAX_CCH qui est diffusé dans le canal BCCH
Ensuite un canal dédiée lui sera alloué (un canal de signalisation, puis un canal de trafic)
Sur le canal dédié, le fait d'augmenter ou de diminuer la puissance du mobile est
commandée par le réseau et qui s'appuie sur deux critères:
- Les mesures reportées par le mobile à la BTS
- Les paramètres configurées pour chaque cellule

Exemple d'algorithme de gestion de puissance des mobiles:
1) Le mobile mesure sur le canal dédié, qui lui est alloué, Rxlev et Rxqual des signaux de la cellule en cours. Il
envoie ces mesures à la BTS dans le message « Measurement Report » sur la canal SACCH (toutes les 480 ms).
2) La BTS mesure, de son côté, le niveau et la qualité du signal dans le sens montant et transmet ces résultats au
BSC dans le message Measurement Result
3) Le BSC compare ensuite les mesures collectées par le mobile et celles de la BTS
4) Le niveau de puissance à utiliser sera envoyé par BSC au mobile dans le canal SACCH
5) A la réception de ce message, le mobile ajuste sa puissance d'émission par un pas de 2 db toutes les 60 ms. Il
indique, chaque fois, sur le canal SACCH son niveau de puissance réel

Akrem GUEZGUEZ
Gestion de mobilité

Procédures Radio en GSM: Gestion de mobilité

Procédures Radio en GSM: Etapes du Handover

Mécanisme du Handover avec le même BSC:

Mécanisme du Handover avec le même MSC:

Mécanisme du Handover entre deux MSC différents:

Akrem GUEZGUEZ
Gestion de sécurité

Procédures Radio en GSM: Gestion de sécurité
Utilisation du canal radio comme support de transmission pose:
 Problèmes de sécurité
Possibilité d’utilisation frauduleuse des comptes des abonnées par des personnes disposant
de mobiles malicieux qui se présentent avec l’identité d’abonnés autorisés
 Problèmes de confidentialité
Possibilité d’écoute des communications
Pour protéger l’opérateur et les abonnés, le réseau GSM assure les fonctions de sécurité
suivantes:
- Confidentialité de l’identité personnelle de l’abonné (IMSI) par une utilisation d’une autre
identité temporaire
- Authentification de chaque abonné avant de lui autoriser l’accès à un service
- Confidentialité des communications par chiffrement (ou cryptage)

 L’objectif de l’authentification de chaque abonné est d’empêcher l’accès frauduleux au
réseau
Procédure:
Vérification de l'identité transmise par le mobile (IMSI ou TMSI)
- Accès refusé dans le cas d'échec de l'authentification
- Vérification exigée par le réseau lors de la mise à jour de localisation d'un mobile ou lors de
l'établissement d'un appel
Les données utilisées sont:
- Clé d'authentification Ki propre à chaque abonné (attribution lors de l'abonnement avec
l'IMSI)
- Algorithme d'authentification A3 identique pour tous les abonnés du même opérateur

Algorithme d’authentification:

Pour chaque communication, un nouveau clé (Kc) est généré entre le mobile et le MSC
pour chiffrer toute la communication

Akrem GUEZGUEZ
Gestion des appels

Procédures Radio en GSM: Gestion des appels
Conversation
Appel sortant

Appel entrant

Conversation
Appel entrant

Evolution vers GPRS
Akrem GUEZGUEZ
Besoin du GPRS, caractéristiques, terminaux GPRS

Evolution vers GPRS
La norme GPRS est une norme de l'European Telecommunications Standards Institute (ETSI)
relative au transfert de paquets de données dans les systèmes GSM.
L'objectif principal de ce service est d'étendre la capacité de ces réseaux orientés circuit et d'offrir en plus de la
téléphonie des services de données à des débits limités à 171.2 kbps.
L'idée de base est de fournir un service orienté paquet dans un réseau GSM. Comme démontré par Internet, les
réseaux à commutation de paquets permettent une utilisation plus efficace des ressources pour des applications
de type données et fournissent plus de flexibilité en général.

Evolution vers GPRS
Parmi les avantages de GPRS comparés au GSM pour les services de données, figurent :
• Des débits élevés
• Une connexion permanente
• Une facturation au volume ou au contenu
• Un support pour de nouveaux services
• Une intégrité du transfert des données
• Des mécanismes de sécurité sophistiqués
• Un passage obligé pour la migration vers l'UMTS

Evolution vers GPRS
Akrem GUEZGUEZ
Nouvelle Architecture du GPRS

Evolution vers GPRS: Nouvelle architecture

Evolution vers GPRS : Nouvelle architecture
Impact de l’introduction de la technologie GPRS avec les entités GSM:

La mise en place du service GPRS a nécessité l'introduction de nouvelles entités réseau et de nouveaux
protocoles, pour permettre l'interconnexion transparente du réseau GSM à des réseaux de données externes.

La mise en place du service GPRS a nécessité l'introduction de nouvelles entités réseau et de
nouveaux protocoles, pour permettre l'interconnexion transparente du réseau GSM à des
réseaux de données externes.

Evolution vers GPRS : Gestion de mobilité

Evolution vers GPRS : Limites
• Limitation dans le débit (en pratique 48 Kbps)
• Saturation des bandes de fréquence du GSM
Evolution vers l’EDGE
(Enhanced Data for GSM
Evolution)

Evolution vers GPRS : EDGE

Conclusion
Akrem GUEZGUEZ
Conclusion

Conclusion Générale
Les réseaux de téléphonie mobile 2G ont connut rapidement un vif succès dans le
monde entier
Axés principalement sur le service voix, et le transfert de données
Préparation à l’introduction des technologies de 3ème et 4ème générations

Support formation vidéo : Technologie des réseaux GSM

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (18)

Similaire à Support formation vidéo : Technologie des réseaux GSM

Similaire à Support formation vidéo : Technologie des réseaux GSM (20)

Plus de SmartnSkilled

Plus de SmartnSkilled (20)

Dernier

Dernier (20)

Support formation vidéo : Technologie des réseaux GSM