Le document traite des protocoles et procédures du système GSM, décrivant son architecture en trois sous-systèmes : le BSS (sous-système radio), le NSS (sous-système d'acheminement) et l'OSS (sous-système d'exploitation et de maintenance). Il détaille les composants essentiels de chaque sous-système, tels que les stations de base et les centres de commutation, ainsi que les protocoles de signalisation impliqués à travers différentes couches. En outre, il aborde les interfaces reliant les sous-systèmes et les différentes procédures de gestion des connexions et de la mobilité des usagers.

1. SYSTÈME GSMPROTOCOLES & PROCEDURES1Réalisé par: Proposé par:Anouar Loukili M. M. R. BritelAnas Bennani

2. PLANINTRODUCTIONARCHITECTUREPROTOCOLESPROCEDURESCONCLUSION2

3. Architecture3

4. Architecture Le réseau de radiotéléphonie utilise d’une part le réseau téléphonique classique ainsi que la liaison radio. On peut diviser cet accès radio en trois sous-ensembles que sont :Le sous-système radio BSS Le sous-système d’acheminement NSS Le sous-système d’exploitation et de maintenance OSS4

5. Architecture : BSSLe sous-système radio ou BSS. Ce système assure les transmissions radioélectriques et gère la ressource radio. Il prend aussi en charge la transmission adapté au canal radio, l’allocation des canaux et décide des Handover. 5

6. Architecture : BSSLe système BSS est composé de plusieurs éléments :Les BTS (Base Transceiver Station).Ils prennent en charge la modulation et la démodulation, le chiffrement, la mise en trame et en paquets élémentaires radio, le codage correcteur d’erreur. Ils vérifient aussi le bon déroulement des contacts radios en prenant des mesures régulières qu’ils transmettent aux BSC. La BTS contrôle la couche liaison de données pour l’échange de signalisation entre les mobiles et l’infrastructure (protocole LAP D). Ils sont reliés aux BSC en chaîne ou bien en étoile.Les BSC (Base Station Controler).Ils contrôlent un ensemble de BTS et permettent en fait une concentration de circuits. C’est véritablement l’organe intelligent du BSS. Ils prennent les décisions résultant des mesures effectuées par le BTS. Concrètement, ils commandent l’allocation des canaux, gèrent les Handover, contrôlent les puissances des mobiles et des BTS. La capacité des BSC dépend du trafic à écouler.6

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8. Architecture : NSSLe sous-système d’acheminement NSS (Network Sub-System). Ce sous-système représente le réseau fixe qui comprend l’ensemble des fonctions nécessaires à l’établissement des appels et à la gestion de la mobilité. Il gère donc l’itinérance. L’itinérance est définie par la possibilité d’utiliser un terminal de télécommunication en un point quelconque en s’identifiant grâce à un code confidentiel par exemple.Il s’agit donc pour le réseau de mémoriser la localisation de l’abonné et ensuite d’être capable d’acheminer les appels qui lui sont destinés. Un tel réseau n’offre par contre pas la possibilité de couper la conversation pour changer de ligne par exemple. On parle en effet dans ce cas de Handover, administré par les BSS.8

9. Architecture : NSSLe NSS est composé là encore de plusieurs éléments:Les MSC (Mobile-services Switching Centre).Ce sont des commutateurs mobiles. Ils gèrent l’établissement des communications entre un mobile et un autre MSC, ainsi que l’exécution éventuelle des Handover. Les VLR (Visitor Location Register).Ce sont les bases de données qui gèrent la mobilité des usagers : vérification des caractéristiques d’un abonné, transfert d’informations de localisation… Il contient toutes les données des abonnés mobiles présents dans une zone géographique. Le HLR (Home Location Register).Le HLR est une base de données de localitsation et de caractérisation des abonnés d’un réseau public de mobiles. Il enregistre en effet l’identité internationale de l’abonné par le réseau, cette identité se nomme IMSI (International Mobile SubscriberIdentity). Il enregistre aussi le numéro d’annuaire de l’abonné, le profil de l’abonnement, à savoir tous les services supplémentaires auxquels l’abonné a souscrit.9

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11. Architecture : OSSLe sous-système d’exploitation et de maintenance OSS (OperationSubscriber System). Il assure la gestion et la supervision du réseau. C'est la fonction dont l'implémentation est laissée avec le plus de liberté dans la norme GSM. La supervision du réseau intervient à de nombreux niveaux : » Détection de pannes. » Mise en service de sites. » Modification de paramétrage. » Réalisation de statistiques. Dans les OMC (Operation and Maintenance Center), on distingue l'OMC/R (Radio) qui est relié à toutes les entités du BSS, à travers les BSC, l'OMC/S (System) qui est relié au sous système NSS à travers les MSC. Enfin l'OMC/M (Maintenance) contrôle l'OMC/R et l'OMC/S.11

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13. Architecture : Les interfacesL’interface UmC’est l’interface entre les deux sous systèmes MS (Mobile Station) et le BSS (Base Station Sub-system. On la nomme couramment « interface radio » ou « interface air ».L’interface AbisC’est l’interface entre les deux composants du sous système BSS : la BTS (Base Station Transceiver) et le BSC (Base Station Controler).L’interface AC’est l’interface entre les deux sous systèmes BSS (Base Station SubSystem) et le NSS (Network SubSystem).13

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15. Protocoles15

16. Overview : Le modèle en couche de l’architecture GSM intègre et lie les communications peer-to-peer entre deux systèmes différents. La couche inférieure satisfait les services des protocoles des couches supérieures. Les notifications sont passés d’une couche à une autre pour assurer que l’information est proprement formée, transmise et reçue.16

17. Pile des Protocoles de Signalisation: 17

18. Couche L1 (Couche Physique)Définit l’ensemble des moyens de transmission et de réception physiques de l’information. Sur l’interface Abis, la transmission est numérique, le plus souvent sur des voies 64 kbps. Sur l’interface radio, elle est plus complexe du fait des opérations à effectuer : codage correcteur d’erreurs, multiplexage des canaux logiques, mesures radio…18

19. Couche L2 (Liaison de données)A pour objet de fiabiliser la transmission entre deux équipements par un protocole. Les protocoles adoptés comportent un mécanisme d’acquittement et de retransmission (ARQ , AutomaticRepeatRequest). La liaison entre la BTS et la BSC est gérée par le LAPD utilisé dans le RNIS. Entre la MS et la BTS on utilise une version modifiée du LAPD : le LAPDm19

20. Couche L2 : Protocole LAPDLe LAPD (Link Access Protocol - Canal D) est un protocole de couche 2, qui est défini dans CCITT Q.920/921. LAPD travaille dans le AsynchronousBalanced Mode (ABM). Ce mode est totalement équilibré (c'est-à-dire, pas de relation master / slave). Chaque station peut initialiser, contrôler, corriger les erreurs, et envoyer des trames à tout moment. Le protocole traite la DTE et la DCE d'égal à égal.20

21. Couche L2 : Protocole LAPDmLAPDm est l'adaptation du LAPD pour l'interface radio. LAPDm est semblable au LAPD mis à part qu'il n'introduit pas d'acquittement pour les messages des canaux logiques unidirectionnels (BCCH, PCH, AGCH).21

22. Interface Um22

23. Interface Um❑ Interface définie entre la BTS et la BSC.Protocoles MS:Les protocoles de signalisation en GSM sont structurés généralement en trois couches, selon l’interface . Couche1: Couche physique , qui utilise les structures canal sur l’interface aire .Couche 2: Couche liaison de données. Sur l’interface Um, la couche liaison de données est une version modifiée du LAPD protocole utilisé en ISDN, appelé Link Access Protocol sur le canal Dm (LAPDm).23

24. Interface UmProtocoles MS:Couche 3: La couche 3 du protocole de signalisation GSM est subdivisé en trois sous-couches : RR (Radio Resource Management): établissement, maintien et abandon des connexions radio

25. MM (Mobility Management): mise à jour de la localisation, authentification et identification abonnés

26. CM (Connection Management) : établissement, maintien et abandon des communications (entre la MS et le MSC)24

27. Interface Um25

28. Interface Um : RRProtocole RR supervise la mise en place d'un lien, radio et fixe, entre la MS et la MSC. Les principaux composants concernés sont la MS, la BSS, et la MSC. Le protocole RR s’occupe de la gestion d'une RR-session, qui est le temps que le mobile est en mode dédié, ainsi que la configuration des canaux radio, y compris la répartition des canaux de distribution dédiés.26

29. Interface Um : MMProtocole MM construit sur la couche supérieure de la couche RR et gère les fonctions qui découlent de la mobilité de l'abonné, ainsi que l'authentification et la sécurité.La gestion de lieu concerne les procédures qui permettent au système de connaître l'emplacement actuel de la MS sous tension afin que le routage des appels peut être accompli.27

30. Interface Um: CMLa couche CM contient 3 éléments : CC (Call Control) gestion des connexions pour les appels (établissement, maintien et fin des appels)

31. SMS (Short Message Service) gestion de la transmission et la réception des messages courts

32. SS (Supplementary Services) gestion des services supplémentaires 28

33. Interface Abis29

34. InterfeceAbis: ❑ Interface définie entre la BTS et la BSC. ❑ Supporte la transmission des communications des usagers et de la signalisation A ce niveau, les ressources radio dans la plus basse portion de la couche 3 sont changé de la RR à la BTSM (Base Transceiver Station Management). 30

35. InterfeceAbis: L131

36. InterfeceAbis: L1Couche 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, un ou plusieurs canaux vont supporter la signalisation pour les dialogues MS-BSC, MS-MSC et BSC-BTS à des débits de 16 ou 64 kbit/s32

37. Interface Abis : L2❑ Repose sur LAPD avec support des message suivants : ❑ Messages de niveau supérieur entre mobile et réseau (signalisation), plus exactement entre un TRX et la BSC (sur un canal particulier i.e : un slot sur une fréquence donnée) ❑ 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-)33

38. Interface Abis : L2❑ 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 la couche BTSM).34

39. Interface A : C’est l’interface entre les deux sous systèmes BSS (Base Station Sub System )et le NSS (Network Sub System)❑ Utilise le réseau sémaphore SS7 Permet à deux centraux de pouvoir s'échanger à tout moment des messages de signalisation indépendamment des circuits établis entre eux.

40. Pile protocolaire contenue :

41. MTP (Message Transfert Part)

42. SCCP (SignallingConnection Control part )

43. BSSAP (BSS Application Part)35

44. Interface A : Avantages de la signalisation sémaphore:

45. La possibilité de transférer de la signalisation pure indépendamment de l'établissement d'un circuit. La réduction des délais de transfert de la signalisation et diminution du temps d'occupation inefficace 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.36

46. Interface A : Architecture SS7 & OSI

47. La structure en couches basses du SS7 est proche du modèle OSI.

48. les quatre premières couches de protocoles:

49. MTP1

50. MTP2

51. MTP3

52. SCCPLes seules couches reprises par le système GSM à l'interface A.37

53. Interface A :Le MTP (Message Transfert Part) Le MTP offre un service de transfert fiable des messages de signalisation

54. Divisé en trois niveaux

55. Proches des trois premières couches du modèle OSI 38

56. Interface A :Le MTP (Message Transfert Part) MTP1 : couche physique :

57. Définit les caractéristiques physiques, électriques et fonctionnelles d'une liaison physique (SS7) et les moyens d'y accéder On utilise le plus souvent des conduits numériques à 64 kbit/s39

58. Interface A :Le MTP (Message Transfert Part) MTP2 : Procédures d'acheminement des données sur une liaison

59. Définit les fonctions et les procédures de transfert des messages de signalisation de façon à fournir un transfert fiable entre deux points.

60. Couche liaison de données du modèle OSI.

61. Les données échangées : « trames sémaphores » 40

62. Interface A :Le MTP (Message Transfert Part) MTP2 : Procédures d'acheminement des données sur une liaison Le protocole utilisé contient :

63. un mécanisme de contrôle du flux

64. de détection d'erreur

65. de correction par retransmission.

66. Par conséquent, le MTP2 comporte un mécanisme de surveillance du taux d'erreur sur la liaison sémaphore41

67. Interface A :Le MTP (Message Transfert Part) MTP3 : routage et contrôle

68. Le MTP3 définit les fonctions et les procédures de transfert de messages entre les nœuds du réseau sémaphore

69. Il comprend deux fonctions :

70. Orientation des messages de signalisation

71. Gestion du réseau sémaphore42

72. Interface A :Le MTP (Message Transfert Part)MTP3 : routage et contrôle

73. La fonction d'orientation

74. Réalise le routage des messages entre l'expéditeur et le destinataire à travers SS743

75. Interface A :Le MTP (Message Transfert Part)MTP3 : routage et contrôle

76. la fonction de gestion sémaphore

77. établir des actions et procédures nécessaires pour assurer le service de signalisation

78. réagir en cas de défaillance du réseau sémaphore MTP3 utilise les informations de surveillance provenant du niveau 2. 44

79. Interface A :Le SCCP (SignallingConnection Control Part) Le SCCP offre deux services supplémentaires par rapport au MTP : l'échange de signalisation pure au niveau international

80. le SCCP permet de réaliser l'interconnexion de réseaux et l'adressage au sein de plusieurs réseaux

81. le service orienté connexion :

82. le SCCP permet d'offrir des services avec connexion non présents dans le MTP. 45

83. Interface A :Les couches hautes : BSSAP (BSS Application Part) Au dessus des couches MTP et SCCP

84. Cette couche est formée de deux sous-couches :