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Pr. O.CHAKKOR 2015-2016
Génie des Systèmes de Télécommunications et Réseaux
1
Architecture du réseau GSM Partie -1
Global System for Mobile Communications
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Plan du cours
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1. Architecture du GSM BTS.
NSS, MSC, HLR, VLR, AUC, EIR, OMC
Concept cellulaire
Liaison MW, louées
BSC et XCDR
Spectre, Fréquences / Canaux / Bandes
Interface radio
Multiplexage temporel et fréquentiel TDMA, FDMA
Réutilisation des fréquences et interférences
2. Les Interfaces du GSM 3. Sécurité Réseau GSM: authentification et confidentialité 4. Les Canaux et Trames du réseau GSM
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Architecture du réseau
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Architecture du réseau BSS, Base Station Subsystem
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• Gérer l’accès au réseau via l’interface air
Base Station Subsystem Network SubSystem
BSC: Base Station Controller
BTS: Base Transceiver Station
MSC (contrôleur)
MS: Mobile Station
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Station Mobile, MS
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BTS, station de base
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• BTS (Base Transceiver Station): station de base d’émission et de réception.
• Assure couverture radio d’une cellule (rayon de 200m à ~30 km)
• Porteuse(s) radio, 8 canaux plein débit par porteuse.
• Prend en charge: modulation/démodulation, correction des erreurs, cryptage des communications, mesure qualité et puissance de réception
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3 secteurs = minimum 3 antennes et
3 TRX (ensemble émetteurs récepteurs à 1 fréquence porteuse)
= minimum 1 TRX / secteur (secteur = cellule)
1
3 2
BTS, la station de base
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BTS, la station de base
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Liaisons MW / LL
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BSC
BTS
BTS BTS
MSC MS
BTS BTS
Direct
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Liaisons hertziennes
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• 15 GHz 30 km
• 23 GHz 10 km
• 38 GHz 2 km
• 58 GHz 500 m
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Liaisons par lignes louées
• Utilisation d’une ligne de cuivre HDSL.
• Débit de 2 Mbit/s.
• Qualité indépendante de la météo.
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BSC, contrôleur de station de base
BSC (Base Station Controller) pilote un ensemble de station de base.
C’est un carrefour de communication: * concentrateur de BTS * aiguillage vers BTS destinataire
Gestion des ressources radio: affectation des fréquences, contrôle de puissance…
Gestion des appels: établissement, supervision, libération des communications, etc.
Gestion des Handover (HO, transferts intercellulaires )
Interfaçage entre BTS et MSC
Mission d’exploitation.
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XCDR: Transoceur 1/3
• Le transcodeur (XCDR): Equipement de traitement numérique de signal pour le codage/décodage de la
voix selon la norme GSM.
Fonctions: • Le transcodeur de la voix est l’interface entre les
canaux 64 kbit/s PCM dans le réseau fixe et les canaux 13 kbit/s vocoder (22.8 kbit/s après codage du canal) utilisé dans l’interface aire.
pour minimiser la quantité d’information transporté via l’interface (bande passante).
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XCDR: Transcodeur
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XCDR: Transcodeur 2/3
• Le transcodeur peut multiplexer 4 canaux de trafic en un seul canal 64 Kbit/s (TS: time slot).
• Une liaison E1/T1 peut supporter 4 fois le nombre des canaux. Ceci nous permet de réduire le nombre des liens E1/T1 .
N.B : 1 E1/T1 = 32 TS (2 pour signalisation et maintenance)
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XCDR 30 x 64 Kb/s 120 x 16 Kb/s
MSC BSS
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XCDR: Transcodeur 3/3
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NSS, Network SubSystem
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Sous système radio
BSC
BSC
Réseau téléphonique
Commuté (RTC)
Sous système réseau
MSC: Mobile Switching Center
MSC distant VLR
VLR: Visitor Location Register
HLR: Home Location Register
AUC: Authentifica- tion Center
EIR: Equipment Id. Register
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MSC: Mobile Switching Center
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• MSC (Mobile Switching Center) commutateur numérique en
mode circuit -Oriente les signaux vers les BSC.
-Établi la communication en s’appuyant sur les BD.
• Assure l’interconnexion avec les réseaux téléphoniques fixes (RTC, RNIS), les réseaux de données ou les autres PLMN
• Assure la cohésion des BD du réseau (HLR, VLR)
• Participe à la gestion de la mobilité
• Gère l'établissement des communications entre un mobile et un autre MSC, la transmission des messages courts SMS et l'exécution du handover.
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HLR: Home Location Register
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HLR : Base de données contenant les informations relatives aux abonnés:
1. Données statiques: IMSI (International Mobile Subscriber Identity) Identité invariante de l'abonné, no d’appel, type abonnement…
2. Données dynamiques: localisation, état du terminal… Le HLR sert de référence pour tout le réseau. Dialogue permanent entre le HLR et les VLR.
Mémorise le VLR où l’abonnée est connecté (même à l’étranger)
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VLR: Visitor Location Register 1/2
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VLR : Base de données locale des visiteurs - En général, un VLR par MSC
Caractéristiques des mobiles itinérants dans sa zone de service:
Contient les informations relatives aux abonnés
présents dans la Location Area Code(LAC)
associée - Même info que dans HLR + identité temporaire (TMSI)
+ localisation.
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• Mis à jour du VLR à chaque changement de cellule d’un abonné.
• Données mémorisées par le VLR sont similaires aux données du HLR, mais concernent seulement les abonnés mobiles présents dans la zone considérée.
VLR: Visitor Location Register 2/2
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AUC: AUthentification Center
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• AUC (AUthentification Center) contrôle l’identité des abonnés et assure les fonctions de cryptage.
• Authentification de l’abonné:
- Subscriber Identity Module (carte SIM) contient plusieurs clés secrètes.
• Cryptage des données au niveau du terminal
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EIR: Equipment Identity Register
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• EIR (Equipment Identity Register) empêche l’accès au réseau aux terminaux non autorisés (terminaux volés, base de données des terminaux (liste noire ou blanche))
• A chaque terminal correspond un numéro d’identification: le IMEI (International Mobile Equipment Identity)
• A chaque appel, le MSC contacte le EIR et vérifie la validité du IMEI
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• Services Intelligents (prépayé, services personnalisés, sécurité, ...) • Possibilité d'avoir des services fournis par des providers externes (c)
Olivier Guyot, Nokia
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L’OMC: Operating and Maintenance Center
1. Gère les MSC et BSC (X25-signaleurs OML)
• Mise à jour. • Consultation. • Gestion Maintenance.
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Taille des Infrastructures
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• Un opérateur :
– ± 50 MSC
– 1 MSC contrôle ± 20 BSC
– 1 BSC contrôle ±40 BTS