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Besoins des utilisateurs
 Types de flux diversifiés : voix, images, sons, textes,
data, videos..
 Qualité de service(Qos) :
- Débit, temps de réponse
- Disponibilité (« anywhere, anytime connected)
- Sécurité
 Terminaux : intégration (tout en un)
Besoins des utilisateurs
Mobile= Tout en un+ Accès a tout
Ex: Location services, emails, sharing photos, news,
sports, entertainment, video monitoring, multiplayer
gaming…
Les Générations des Mobiles
 Analogique: G1(AMPS,TACS..)
 Numériques:
 G2:GSM
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Global System for mobile
communication (GSM)
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 Débit maximal de 9.6kbps
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 Permet d'atteindre des débits allant jusqu’à 384
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 3G
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Réseau de téléphonie mobile
 C’est un réseau téléphonique qui permet l’utilisation
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un spectre hertzien unique entre de très nombreux
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Réseau de téléphonie mobile
 Pour cela diverses méthodes sont utilisés pour la
séparation des utilisateurs et des cellules radio(
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Frequency Division Multiple Access
(FDMA)
Frequency Division Multiple Access
(FDMA)
 FDMA=découpage des canals en bandes de
fréquences de manière à attribuer dynamiquement
une partie du spectre à chaque utilisateur
 De cette manière, chaque utilisateur se voit
attribuer une ou plusieurs bandes de fréquences
distinctes (au minimum, une pour l'émission et une
pour la réception)
Time Division Multiple Access(TDMA)
Time Division Multiple Access(TDMA)
 TDMA= division temporelle de la bande passante,
dont le principe est de répartir le temps disponible
entre les différents utilisateurs. Par ce moyen,
une fréquence (porteuse) ou une longueur d'onde
peut être allouée à plusieurs abonnés
simultanément
Réseau de téléphonie mobile
 Un réseau de téléphonie mobile a une structure «
cellulaire »
 Qui permet de réutiliser de nombreuses fois les
mêmes fréquences
 Il permet aussi a ses utilisateurs en mouvement de
changer de cellule sans coupure des
communications en cours (Handover)
Représentation des cellules en
hexagone
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cellules non voisines
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 C’est un numéro unique associé à chaque utilisateur de
réseaux mobiles GSM et UMTS pour lui identifier
 Il est généralement composé de 15 chiffres, L'IMSI
contient un mobile country code ou MCC, Mobile Network
Code ou MNC et un abonné mobile d'identité Numéro ou
MSIN
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Composants de l’IMSI
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mobiles
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de l'équipement IMEI (International Mobile
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l'abonné et génère les valeurs de paramètres utilisés
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Operation &Maintenance
Center(OMC)
 Gestion d’alarmes, de configurations
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 Requête de connexion (appel)
 Localisation de l’appelé (Paging)
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 Fin d’appel ou Handoff
Phases d’un appel mobile vers mobile
Phase enregistrement de mobile
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BS y dont le signal est le plus fort, L’enregistrement
est effectuée au niveau de la BSC associée à la BS
 Le VLR du MSC est mis à jour
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périodiquement tant que le mobile est allumé
Phase Appel d’un numéro
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à sa BS, puis au BSC
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 Le MSC lance une recherche pour savoir auprès de
quelle BSC est enregistré le numéro de l’appelé
(paging)
Phase Appel d’un numéro
 Le MSC d’enregistrement du numéro de l’appelé
répond
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Phase Handover
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déplace est averti
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nouveau BSC, le handover a lieu
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  • 1. Besoins des utilisateurs  Types de flux diversifiés : voix, images, sons, textes, data, videos..  Qualité de service(Qos) : - Débit, temps de réponse - Disponibilité (« anywhere, anytime connected) - Sécurité  Terminaux : intégration (tout en un)
  • 2. Besoins des utilisateurs Mobile= Tout en un+ Accès a tout Ex: Location services, emails, sharing photos, news, sports, entertainment, video monitoring, multiplayer gaming…
  • 3. Les Générations des Mobiles  Analogique: G1(AMPS,TACS..)  Numériques:  G2:GSM  G2.5:GPRS  G2.75:EDGE  G3:UMTS  G3.5:HSDPA  G4:LTE,WIMAX
  • 4. Global System for mobile communication (GSM)  Deuxième génération  Débit maximal de 9.6kbps  Permet de transmettre idéalement la Voix ainsi que des données numériques de faibles volumes( SMS, MMS)  Ressources allouées pour la durée de la conversation
  • 5. General Packet Radio System (GPRS)  2.5G, évolution de la norme GSM  Permet d’autoriser le transfert de données par paquets(commutation de paquets)  Débit maximal de 171.2kbps  utilise l'architecture du réseau GSM pour le transport de la voix  propose d'accéder à des réseaux de données (notamment internet en bas débit) utilisant le protocole IP ou le protocole X.25
  • 6. Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE)  2.75G  Permet d'atteindre des débits allant jusqu’à 384 kbit/s pour les stations fixes (piétons et véhicules lents) et jusqu’à 144 kbit/s pour les stations mobiles (véhicules rapides)
  • 7. Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)  3G  offre des débits de 384 kbps à 2 Mbps!(haut débit de transmission)  Basée sur la technologie W-CDMA  l'utilisation de médias tels que la télévision numérique et les vidéo-conférences  Elle permet en outre, de surfer sur internet confortablement et de télécharger à grande vitesse des fichiers
  • 8. Wideband Code Division Multiple Access(W-CDMA)  C’est une technique de codage utilisée dans la partie radio (UTRAN) des réseaux de téléphonie mobile UMTS, de troisième génération  Les normes UMTS rédigées par l'organisme3GPP définissent cette technique de codage et de modulation des ondes radio  Pour faire pleinement bénéficier les clients des services multimédia à haut débit
  • 9. High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA)  3.5G  débits allant jusqu'à 10 Mbits/s  transférer des fichiers de plus en plus lourds
  • 10. Réseau 4G  Successeur du 3G  Plusieurs candidats: Wimax, LTE, iBurst, ...  Téléchargement plus rapide
  • 11. Réseau de téléphonie mobile  C’est un réseau téléphonique qui permet l’utilisation simultanée de millions de téléphones sans fils, immobiles ou en mouvement  Alors il faut répartir aussi efficacement que possible un spectre hertzien unique entre de très nombreux utilisateurs
  • 12. Réseau de téléphonie mobile  Pour cela diverses méthodes sont utilisés pour la séparation des utilisateurs et des cellules radio( multiplexage temporel, multiplexage en fréquence..)
  • 14. Frequency Division Multiple Access (FDMA)  FDMA=découpage des canals en bandes de fréquences de manière à attribuer dynamiquement une partie du spectre à chaque utilisateur  De cette manière, chaque utilisateur se voit attribuer une ou plusieurs bandes de fréquences distinctes (au minimum, une pour l'émission et une pour la réception)
  • 15. Time Division Multiple Access(TDMA)
  • 16. Time Division Multiple Access(TDMA)  TDMA= division temporelle de la bande passante, dont le principe est de répartir le temps disponible entre les différents utilisateurs. Par ce moyen, une fréquence (porteuse) ou une longueur d'onde peut être allouée à plusieurs abonnés simultanément
  • 17. Réseau de téléphonie mobile  Un réseau de téléphonie mobile a une structure « cellulaire »  Qui permet de réutiliser de nombreuses fois les mêmes fréquences  Il permet aussi a ses utilisateurs en mouvement de changer de cellule sans coupure des communications en cours (Handover)
  • 19. Principe de Cellule -Le territoire à couvrir est divisé en cellule -Une cellule est divisée en microcellules -Réutilisation des fréquences dans des cellules non voisines -Les sous-ensembles de fréquences sont alloués aux cellules de manière à éviter les interférences entre cellules voisines
  • 23. Mobile Station(MS)  MS (le portable) est formé de 2 Composants : 1)IMEI (International Mobile Equipement Identity) 2) SIM Card (Subscriber Identity Mobile) contenant : - L'identité de l'abonné IMSI (International Mobile Subscriber Identity) - La clé Ki (Individual Subscriber Authencation Key) servant à l'authentification et au chiffrement de la liaison radio
  • 24. IMEI  IMEI (International Mobile Equipement Identity) identifie l’appareil (permet de bloquer un appareil). Il est composé de 15 chiffres : un code de 8 chiffres donné par l'autorité de certification, un numéro de série codé sur six chiffres et un chiffre de contrôle redondance sur les 14 autres chiffres
  • 25. IMSI  IMSI signifie International Mobile Subscriber Identity  C’est un numéro unique associé à chaque utilisateur de réseaux mobiles GSM et UMTS pour lui identifier  Il est généralement composé de 15 chiffres, L'IMSI contient un mobile country code ou MCC, Mobile Network Code ou MNC et un abonné mobile d'identité Numéro ou MSIN  Se trouve dans la SIM Card
  • 26. Composants de l’IMSI  MCC : c’est l’indicatif du pays d’origine , formé de 3 chiffres (208 pour France,228 pour la Suisse..)  MNC : c’est l’identifiant de l’opérateur du réseau, formé de 2 ou 3 chiffres(01 pour Swisscom, 03 pour Orange..)  MSIN : numéro de l’abonné a l’intérieur du réseau GSM ou UMTS, formé de 10 chiffres ou moins
  • 27. MSISDN  MSISDN signifie Mobile Station Integrated Services Digital Network  C’est le numéro de la carte SIM affectée par le réseau mobile. Si vous appelez un ami par ex, le numéro à composer est le MSISDN, autrement dit c’est le numéro de téléphone qui sera composé afin d’atteindre l’abonné  MSISDN n’est pas stockée dans la SIM
  • 28. Composants de MSISDN CC: Country Code, c’est l’indicatif du pays d’origine(+961 pour Liban, +33 pour France..) •NDC: National Destination Code, c’est l’indicatif déterminant l’opérateur du réseau(79 pour Swisscom, 78 pour Orange..) •SN: Subscriber Number, numéro de l’abonné attribué par l’opérateur du réseau GSM
  • 29. MSRN  MSRN signifie Mobile Station Roaming Number  C’est le numéro utilisé pour router les communications vers un mobile sorti de son réseau ( en cas de roaming)
  • 30. Base Station Subsystem(BSS)  BSS c’est l’ensemble BTS+BSC
  • 31. Base Transceiver Station(BTS)  BTS ou BS (Base Station) Communique d’une part avec les MS d’autre part avec la BSC (modulation et démodulation)  Transmission du MS vers la BSC sur une liaison MIC (modulation par impulsions codées) en TDMA-over- FDMA  Codage de trame et chiffrement  Capacité d’environ 72 communications simultanées  La puissance émise dépend de la zone à couvrir (puissance réglementée)
  • 32. Base Station Controller(BSC)  Gestion d’un ensemble de BS  C’est l’organe intelligent du système radio  Allocation des canaux aux MS  Codage et décodage de la parole (passer des 64 kb/s de la MIC à 13 kb/s par appel)  Gestion des handovers entre BS  Communication avec le MSC  Une BSC gère de 100 à 1000 communications
  • 33. Network Subsystem (NSS)  Rôle du NSS: commutation et routage  NSS=MSC, VLR, HLR
  • 34. Mobile Service Switching(MSC)  Le MSC Gère plusieurs BSC  Gère l’interfonctionnement avec d’autres réseaux (filaires ou non) en utilisant une passerelle GMSC (Gateway MSC)  Transmission de messages courts  Relié au VLR, HLR et EIR  Capacité 100 000 abonnés environ
  • 35. Home Location Register(HLR)  Il contient les infos nécessaires à la gestion des communications d'abonnés  Un HLR peut être associé à une région, un pays, un opérateur…  Pour chaque abonné, la base de données HLR contient : - identité internationale de l'abonné (IMSI) - son numéro d'abonné MSISDN - services souscrits (roaming…) - position actuelle (VLR/MSC auquel est enregistré actuellement le mobile) - paramètres pour l’authentification et chiffrement
  • 36. Visitor Location Register(VLR)  Base de données associée au MSC  Contient une partie des infos des HLR concernant les abonnés situés dans les BS dépendant du MSC  Le VLR enregistre les infos de localisation des mobiles  Le VLR détermine les numéros de réacheminement MSRN (Mobile StationRoaming Number) pour les communications à destination des mobiles  Les informations enregistrées par un VLR sont effacées lorsque le mobile quitte la zone de ce VLR(BDD temporaire)
  • 37. Equipment Identity Register(EIR)  Base de données contenant le numéro international de l'équipement IMEI (International Mobile Equipement Identity) permettant ainsi son identification
  • 38. Authentication Center(AUC)  Un centre d'authentification AUC est associé au HLR  Il contient la clé d'authentification Ki unique de l'abonné et génère les valeurs de paramètres utilisés pour l'authentification et le chiffrement
  • 39. Operation &Maintenance Center(OMC)  Gestion d’alarmes, de configurations  Gestion de performances, statistiques  Autres fonctions de gestion
  • 40. Phases d’un appel mobile vers mobile  Supervision de la puissance de signal par le mobile  Requête de connexion (appel)  Localisation de l’appelé (Paging)  Appel accepté  Appel en cours : conversation  Fin d’appel ou Handoff
  • 41. Phases d’un appel mobile vers mobile
  • 42. Phase enregistrement de mobile  Une fois allumé, le mobile s’enregistre auprès de la BS y dont le signal est le plus fort, L’enregistrement est effectuée au niveau de la BSC associée à la BS  Le VLR du MSC est mis à jour  L’opération d’enregistrement est répétée périodiquement tant que le mobile est allumé
  • 43. Phase Appel d’un numéro  Le mobile compose le # de l’appelé qui est transmis à sa BS, puis au BSC  Le BSC transmet les deux numéros au MSC  Le MSC lance une recherche pour savoir auprès de quelle BSC est enregistré le numéro de l’appelé (paging)
  • 44. Phase Appel d’un numéro  Le MSC d’enregistrement du numéro de l’appelé répond  Les MSC se mettent d’accord sur l’affectation des canaux pour la communication entre appelé et appelant
  • 45. Phase Conversation  Les deux conversent pendant un certain temps
  • 46. Phase Handover  L’appelé se déplace. Le BSC vers lequel le mobile se déplace est averti  Dès que le mobile se trouve dans la zone du nouveau BSC, le handover a lieu  Le nouveau BSC prépare le relais. Il communique avec le MSC et lui donne le numéro du mobile qui est en train de pénétrer dans sa zone  Le nouveau MSC affecte les canaux, l’ancien les libère

Notes de l'éditeur

  1. AMPS : Advanced Mobile Phone System LTE:long Term Evolution GSM: Global System for mobile communication GPRS: General Packet Radio System EDGE: Enhanced Data Rates for Global Evolution UMTS: Universal Mobile Telecommunications System HSDPA: High-Speed Downlink Packet Access
  2. SMS:short message service=messages texte MMS:multimedia message service=photos 900Mhz (appel) 1800Mhz(reception)
  3. Facture selon la quantite de donnees transmises et non pas la duree de la conversation (par paquets) Jusqu’à 8 abonnés par canal (c’est peu !)
  4. CDMA----WCDMA(apres normalisation par 3GPP2)
  5. La première technique est appelée division de fréquence d'accès multiple ( FDMA ) . Cette méthode sépare les canaux par fréquence , de sorte que si les utilisateurs veulent avoir deux canaux ils vont avoir deux fréquences distinctes . Si une conversation fonctionne à travers un canal, elle occupe la totalité du canal exclusif . Il n'y a qu'une seule conversation et un utilisateur à la fois par voie radio . Plus de chaînes de radio nécessitent plus de fréquences
  6. TDMA occupe un canal , mais il permet à deux utilisateurs d'occuper le même canal à ce qui semble pour eux d'être en même temps. Avec un système TDMA , deux utilisateurs peuvent partager la même fréquence de la manière suivante : 1 utilisateur est autorisé à utiliser la fréquence pour une période très courte de temps fixe , peut-être 50 millisecondes . Ensuite, le canal revient à l'utilisateur 2 qui obtient 50 millisecondes . Ensuite, il cycles à nouveau de retour à l'utilisateur qui obtient encore 50 millisecondes , et ainsi de suite et ainsi de suitprocessus TDMA est plus rapide que FDMA
  7. Un inconvénient de cette technique est qu'il faut transmettre une synchronisation (horloge) qui soit la meilleure possible pour que chaque utilisateur puisse récupérer ses données reçues et en émettre sans interférer avec les autres abonnés
  8. Structure cellulaire=formé de cellule Une cellule est une zone couverte par une antenne
  9. BTS, BSC, MSC: elements de base
  10. Ex2: Plus simplifie
  11. Alors qu'ils se rapportent à la fois les téléphones mobiles, le MSISDN et le numéro IMSI sont en fait très différente. Le MSISDN est tout simplement le numéro de téléphone et l'IMSI est la carte SIM. Un réseau ne peut pas changer l'IMSI de la carte SIM, mais il peut affecter un autre MSISDN, ou numéro de téléphone, à elle.
  12. IMSI = International Mobile Subscriber Identity. This is a unique identifier that defines a subscriber in the wireless world, including the country and mobile network to which the subscriber belongs. It has the format MCC-MNC-MSIN. MCC = Mobile Country Code (e.g. 310 for USA); MNC = Mobile Network Code (e.g. 410 for AT&T), MSIN = sequential serial number. All signaling and messaging in GSM and UMTS networks uses the IMSI as the primary identifier of a subscriber. The IMSI is one of the pieces of information stored on a SIM card. ICCID = Integrated Circuit Card ID. This is the identifier of the actual SIM card itself - i.e. an identifier for the SIM chip. It is possible to change the information contained on a SIM (including the IMSI), but the identify of the SIM itself remains the same. IMEI is short for International Mobile Equipment Identity and is a unique number given to every single mobile phone, typically found behind the battery. IMEI numbers of cellular phones connected to a GSM network are stored in a database (EIR - Equipment Identity Register) containing all valid mobile phone equipment. When a phone is reported stolen or is not type approved, the number is marked invalid.   MSISDN = Mobile Station ISDN number. This is the full phone number of a subscriber, including the national country code (e.g. 1 for US, 44 for UK, etc.). The purpose of the MSISDN is simply to allow a device to be called. A subscriber can have multiple MSISDNs (e.g. one phone number for business, one for personal calls, one for fax, etc.), but generally only one IMSI. The MSISDN does not need to be stored on the SIM card. In cases where it is stored on the SIM, the main reason is so that the user can use check to see what their own MSISDN is (in case they forget). The MSISDN is never signaled to of from the device.
  13. BSS=BTS+BSC System radio peut être forme de 1/N BTS et 1/N BSC