BSS PDF
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I-
Introduction :
II-
III-
UMTS
L'UMTS repose sur la technique d'accs multiple W-CDMA, une technique dite talement
de spectre, alors que l'accs multiple pour le GSM se fait par une combinaison de division
temporelle TDMA et de division frquentielle FDMA.
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Lors de la CAMR de 1992 organise par lUIT Torre Molinos (province de Mlaga en
Espagne), les bandes suivantes avaient t dsignes pour le systme IMT-2000 (Connu sous
le nom UMTS) :
Duplex temporel TDD : 1 885,00 1 920,00 MHz (bande de 35 MHz) et
2 010,00 2 025,00 MHz (bande de 15 MHz) ;
Duplex frquentiel FDD : 1 920,00 1 980,00 MHz (uplink de 60 MHz)
et 2 110,00 2 170,00 MHz (downlink de 60 MHz) ;
Bandes satellites : 1 980,00 2 010,00 MHz (uplink de 30 MHz) et
2 170,00 2 200,00 MHz (downlink de 30 MHz).
La bande passante dun canal est de 5 MHz avec une largeur spectrale relle de 4,685 MHz.
4.2- Dbit de transmission
L'UMTS permet thoriquement des dbits de transfert de 1,920 Mbs, mais fin 2004
les dbits offerts par les oprateurs dpassent rarement 384 kbs. Nanmoins, cette vitesse
est nettement suprieure au dbit de base GSM qui est de 9,6 kbs.
Le dbit est diffrent suivant le lieu d'utilisation et la vitesse de dplacement de
l'utilisateur :
en zone rurale : 144 kbs pour une utilisation mobile (voiture, train, etc.) ;
en zone urbaine : 384 kbs pour une utilisation pitonne ;
dans un btiment : 2 000 kbs depuis un point fixe.
4.3- Applications et services
Grce sa vitesse accrue de transmission de donnes, l'UMTS ouvre la porte des
applications et services nouveaux. L'UMTS permet en particulier de transfrer dans des
temps relativement courts des contenus multimdia tels que les images, les sons et la vido.
Initialement, on a pu croire que les nouveaux services concernent surtout l'aspect vido :
Visiophonie, MMS Vido, Vido la demande, Tlvision vont tirer lUMTS vers lavant, ce
qui tarde arriver, linverse , accs mobile Internet semble plus intressant pour les
utilisateurs, et ce principalement depuis l'explosion du march des Smartphones et des
rseaux sociaux et dernirement des tablettes tactiles.[4]
4.4- Rseaux 3.9G
Les rseaux mobiles de troisime gnration actuels s'appuient sur le standard
UMTS, dont les performances ont volu depuis 2002 pour atteindre dans un premier temps
des dbits moyens de l'ordre de 250 kbit/s. Avec la technologie HSDPA (High Speed
Downlink Packet Access), volution de l'UMTS, le dbit crte thorique atteint 14 Mbit/s.
La.LTE (3.9G) est une norme qui va prparer larrive des rseaux 4G en augmentant
le dbit 100 Mbps en downlink et 50 Mbps en Uplink et en supportant les techniques FDD
et TDD. [5]
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5- Rseaux 4G
LTE-Advanced est un rseau mobile de 4e gnration, faisant partie des technologies rseau
retenues pour entrer dans le pool IMT-Advanced ( avec le Gigabit WiMAX ) reprsentant la "
vraie " 4G. LTE signifie Long Term Evolution .
Premier vritable rseau 4G, le LTE-Advanced devra tre capable de fournir des dbits de 1
Gbps l'arrt et de 100 Mbps en mouvement grce des technologies rseau intelligentes
qui permettront de maintenir les dbits en tout point de la cellule ( alors qu'ils s'effondrent
en bordure de cellule actuellement) [5]
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IV-
1- Terminal mobile
Le terminal mobile (MS) est compose du Mobile Equipment (le terminal GSM) et du
Subscriber Identity Module (SIM), une petite carte doue de mmoire et de
microprocesseur, qui sert identifier l'abonn indpendamment du terminal employ; il est
donc possible de continuer recevoir et mettre des appels et d'utiliser tous ces services
simplement grce l'insertion de la carte SIM dans un terminal quelconque.
Le Mobile Equipment est identifi (exclusivement) l'intrieur de n'importe quel
rseau GSM par l'International Mobile Equipment Identity (IMEI).
L'IMEI est un numro 15 chiffres qui prsente la structure suivante: IMEI = TAC /
FAC / SNR / sp
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O:
TAC = Type Approval Code, dtermin par le corps central du GSM (6
chiffres)
FAC = Final Assembly Code, identifie le constructeur (2 chiffres)
SNR = Serial Number (6 chiffres)
SP = Chiffre supplmentaire de rserve (1 chiffre)
Les terminaux GSM sont diviss en cinq classes en fonction de leur puissance
maximale de transmission sur le canal radio, qui varie entre un maximum de 20 Watt et un
minimum de 0.8 Watt. Le tableau suivant rsume les caractristiques de ces cinq classes.
Classe
1
2
3
4
5
Puissance maximale
20
8
5
2
0.8
Type
Vhiculaire
Portable
Palmaire
Palmaire
Palmaire
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Le contrleur de station gre les ressources radio pour une ou plusieurs BTS, travers la
surveillance de la connexion entre la BTS et les MSC (il s'agit de centrales de commutation
qui offrent la liaison au rseau fixe ou d'autres rseaux), et, aussi, travers les canaux
radio, le codage, le frequency hopping et les handovers. Il permet plus prcisment :
La gestion et la configuration du canal radio : il doit choisir pour
chaque appel la cellule la mieux adapte et doit slectionner l'intrieur de
celle-ci le canal radio le plus adapt la mise en route de la communication.
La gestion de handover intra BSC : il dcide, sur la base des relevs
reus par la BTS, le moment pour effectuer le handover, autrement dit, le
changement de cellule lors des dplacements de l'utilisateur pendant une
conversation, l'intrieur de la surface de couverture de sa comptence.
Les fonctions de dcodage des canaux radio Full Rate (16 kbps) ou Half
Rate (8 kbps) pour des canaux 64 kbps.
MSC
Le Mobile Switching Centre (MSC) est l'lment central du NSS. Il gre grce aux
informations reues par le HLR et le VLR, la mise en route et la gestion du codage de tous les
appels directs et en provenance de diffrents types de rseau tels que PSTN, ISDN, PLMN et
PDN. Il dveloppe aussi la fonctionnalit du gateway face aux autres composants du systme
et de la gestion des processus de handover, et il assure la commutation des appels en cours
entre des BSC diffrents ou vers un autre MSC.
A l'intrieur de la surface de service on peut retrouver plusieurs MSC et chacun
d'entre eux est responsable de la gestion du trafic d'un ou de plusieurs BSS et partir du
moment ou les usagers se dplacent sur toute la surface de couverture, les MSC doivent tre
capables de grer un nombre d'utilisateurs variables quant la typologie et la quantit et
tre capables d'assurer chacun un niveau de service constant.
D'autres fonctions fondamentales du MSC sont dcrites ci-aprs :
L'authentification de l'auteur de l'appel: l'identification de la
MS l'origine de l'appel est ncessaire pour dterminer si l'utilisateur est en
droit de bnficier du service.
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et le IMSI et lorsque le mobile se dplace sur l'aire de location contrle par un autre
MSC, il doit lui attribuer un nouveau TMSI.
Le processus de handover: Un utilisateur peut, sur le rseau
GSM, continuer d'utiliser le service mme quand, pendant une conversation,
il franchit les limites de la cellule dans laquelle il se trouve. Il peut se
prsenter deux cas:
1. La MS se dplace dans une cellule contrle toujours par le mme MSC; dans ce
cas le processus de handover est gr par le mme MSC.
2. La nouvelle cellule dans laquelle la MS volue, est sous le contrle d'un autre MSC;
dans le cas prsent le processus de handover est effectu par deux MSC sur la base des
relevs du signal effectus par les BTS rcepteurs de la MS.
5.2
zro
L'Home Location Register (HLR) est une base de donnes qui peut tre soit unique
pour tout le rseau soit distribue dans le systme; il peut ainsi y avoir des MSC privs de
HLR, mais connects celle d'autres MSC. Dans le cas o il existe plusieurs HLR, chacun
d'eux se voit attribuer une aire de numrotation c'est dire un ensemble de Mobile Station
ISDN Number
(MSISDN). Le MSISDN identifie exclusivement un abonnement d'un tlphone mobile
sur le plan de numrotation du rseau public international commut.
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Le HLR, comme toutes les autres bases des donnes que l'on va examiner par la suite,
est insr dans des stations de travail dont les services (mmoire, processeurs, capacit des
disques) peuvent tre mis jour au fur et mesure de l'augmentation du nombre
d'abonns. Il contient toutes les donnes relatives aux abonns et ses informations
dtailles :
Les informations de type permanent :
L'International Mobile Subscriber Identity (IMSI), information
qu'identifie exclusivement l'abonn l'intrieur de tout rseau GSM et qui se
trouve aussi bien dans la carte SIM.
Le Mobile Station ISDN Number (MSISDN).
Tous les services auxquels l'abonn a souscrit et auxquels il est capable
d'accder (voix, service de donns, SMS, ventuels verrouillages des appels
internationaux, et d'autres services complmentaires).
Le Visitor Location Register (VLR) est une base de donnes qui mmorise de faon
temporaire les donnes concernant tous les abonns qui appartiennent la surface
gographique qu'elle contrle. Ces donnes sont rclames l'HLR auquel l'abonn
appartient. Gnralement pour simplifier les donnes rclames et ainsi la structure du
systme, les constructeurs installent le VLR et le MSC cte cte, de telle sorte que la
surface gographique contrle par le MSC et celle contrle par le VLR correspondent.
Plus prcisment il contient les informations suivantes :
Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI), il est employ comme
garant de la scurit du
IMSI, et il est attribu chaque changement de LA.
La condition de la MS (en veille, occupe, teinte)
L'tat des services complmentaires comme Call Waiting, Call Divert,
Call Barring, etc.
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5.4-
Le Centre d'authentification est une fonction du systme qui a pour but de vrifier si
le service est demand par un abonn autoris, et ceci en fournissant soit les codes pour
l'authentification que pour le chiffrage.
Le mcanisme dauthentification vrifie la lgitimit de la SIM sans transmettre, pour
autant, sur le canal radio les informations personnelles de l'abonn, telles le IMSI et la clef
de chiffrage dans le but de vrifier si l'abonn qui essaye d'accder au service est autoris et
n'est pas abusif; le chiffrage par contre gnre quelques codes secrets qui serviront pour
cryptographier tous les changes qui ont lieu sur le canal radio. Les codes d'authentification
et de chiffrage sont obtenus par hasard pour chaque abonn grce quelques ensembles
d'algorithmes dfinis par le standard et sont mmoriss soit sur l'AUC que sur la SIM.
L'authentification se fait de faon systmatique chaque fois que la MS se connecte au
rseau et plus prcisment dans les cas suivants :
6Chaque fois que la MS reoit ou met un appel.
7A chaque mise jour de la position de la MS (location updating).
8A chaque demande de mise en activit, de cessation d'activit ou de
l'utilisation des services supplmentaires.
L'AUC peut tre install aussi comme une application diffrente dans la mme station
de travail qui contient l'HLR, qui est le seul lment du systme avec lequel il est reli et
peut changer, et qui plus est, il ne peut pas tre gr de loin pour de raisons de scurit.
6- OSS : Sous-systme Oprationnel (Operating Sub-System)
Il assure la gestion et la supervision du rseau. C'est la fonction dont
l'implmentation est laisse avec le plus de libert dans la norme GSM. La supervision du
rseau intervient de nombreux niveaux :
Dtection de pannes.
Mise en service de sites.
Modification de paramtrage.
Ralisation de statistiques.
Dans les OMC (Operation and Maintenance Center), on distingue l'OMC/R (Radio) qui
est reli toutes les entits du BSS, travers les BSC, l'OMC/S (System) qui est reli au sous
systme NSS travers les MSC. Enfin l'OMC/M (Maintenance) contrle l'OMC/R et l'OMC/S.
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6.1
Les interfaces
a. L'interface Um
C'est l'interface entre les deux sous systmes MS et la BTS. On la nomme
couramment "interface radio" ou "interface air".
b. L'interface Abis
C'est l'interface entre les deux composants du sous systme BSS: la BTS (BaseStation
Transceiver) et le BSC (Base Station Controler).
c. L'interface A
C'est l'interface entre les deux sous systmes BSS (Base Station Sub System) et le NSS
(NetworkSub System). [6]
Rseaux 3G
1. Prsentation gnrale
Ceux qui caractrisent lUMTS sont ses performances radio lies la nouvelle
technologie radio utilise lUTRAN, un rseau de services mobiles complexes et une
architecture flexible et modulaire permettant lvolutivit de la technologie et sa
compatibilit avec les diffrents systmes de deuxime et troisime gnrations.
Le systme UMTS est modlis partir de deux points de vue, lun physique et lautre
fonctionnel.
2. Larchitecture physique.
Pour modliser Larchitecture physique, le concept de domaine est utilis. Il permet
dintroduire les quipements composant ce rseau ainsi que la faon de les dlimiter.
Cette architecture se compose de deux domaines principaux, le domaine de
lquipement usager et le domaine de linfrastructure, ce dernier se subdivisant en deux
sous-domaines, le domaine du rseau daccs et le domaine du rseau cur.
Le domaine de lquipement usager comprend tous les quipements terminaux, il
peut tre galement divis en deux sous-domaines, lquipement mobile et le module
didentit des services de lusager USIM (Universal Subscriber Identity Module). videmment
les mobiles UMTS ne seront plus de simples tlphones, mais des terminaux multimdias
capables doffrir simultanment des services de transmissions de donnes, daudio et de
vido en tout lieu et en tout moment.
Le domaine de linfrastructure se compose de deux domaines :
Le rseau daccs propose les fonctions permettant dacheminer les informations
(trafic de donnes et trafic de signalisation) depuis lutilisateur jusquau rseau cur. Cest
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lUTRAN qui est utilise pour ce domaine. Elle fournit lquipement usager les ressources
radio et les mcanismes ncessaires pour accder au cur du rseau. Cest la plus
importante innovation de lUMTS (cest une des raisons du coup lev de sa mise en place)
et nous en parlerons donc de faon plus approfondie dans la deuxime partie.
Le domaine du rseau cur regroupe les fonctions permettant, la gestion des
appels, litinrance, la scurit, la communication avec les rseaux externes. Il permet
lusager de communiquer lintrieur dun mme rseau de tlphonie mobile et assure
linterconnexion de ce dernier avec des rseaux internes ou externes, fixes ou mobiles,
numriques ou analogiques. Ce rseau cur est une volution de ce qui existait dj pour le
GPRS.
Lvolution de lUMTS va se faire galement par phases comme cela fut le cas pour le
GSM. Sa phase 1 a pour consigne de garder une compatibilit technique maximale avec
linfrastructure dploye pour la phase 2+ du GSM. Un mme rseau UMTS pourra la fois
sinterconnecter avec des rseaux par commutation de circuits permettant laccs des
rseaux de type RNIS et avec des rseaux par commutation de paquets pour accder
Internet.
Ce qui va diffrencier LUMTS phase 1 du GSM phase 2+ est lintroduction de
lUTRAN. Cest cela la vritable rvolution de lUMTS. EN effet, la technologie daccs radio
est maintenant le CDMA, la technologie de transport lintrieur du rseau est maintenant
lATM et donc les quipements et protocoles utiliss seront nouveaux galement au sein du
domaine de rseau daccs. Pour le rseau cur UMTS, seront conservs pour cette phase 1
la plupart des quipements dj installs pour le GSM phase 2+.
GSM
daccs FDMA/TDMA
Technique
multiple
Mode de duplexage FDD
Sparation
entre 200
porteuses (kHz)
Spectres
de 925-960 (VD)
frquences (MHz)
880-915 (VM)
UTRA/FDD
FDMA/CDMA
UTRA/TDD
TDMA/CDMA
FDD
5000
TDD
5000
1805-1880 (VD)
2110-2170 (VD)
1720-1785 (VM)
1920-1980 (VM)
1850-1910 (VD)
1930-1990 (VM)
Type de modulation GMSK
de donnes.
Priodicit
du 2 Hz
contrle
de
BPSK(VM)QPSK
(VD)
1500 Hz
QPSK
100 750 Hz
19
puissance
Dure dune trame
4,615 ms
Dure dun slot
0,577 ms
Dbit chip
Synchronisation
Asynchrone
entre stations de
base
10 ms
0,667
3,84 Mcps
Asynchrone
Synchrone
(optionnelle)
10 ms
0,667
3,84 Mcps
Synchrone
3. Larchitecture fonctionnelle.
Elle se modlise par strates. Ces strates dfinissent la faon dons les trois domaines
communiquent entre eux. Cette architecture UMTS se compose de deux strates, une strate
daccs et une strate de non-accs.
3.1-
La strate daccs.
La strate de non-accs.
4. UTRAN
LUTRAN qui signifie rseau daccs radio terrestre universel est en charge du
contrle et de la gestion des ressources radio et permet lchange dinformations entre le
terminal mobile et le rseau cur. Dans cette partie nous allons nous focaliser sur son
architecture et les innovations quelle apporte par rapport au GSM.
4..1- Larchitecture de lUTRAN.
Le transfert des donnes gnres par lusager, fonction principale de lUTRAN. Il sert
de passerelle entre UE et rseau cur et ce grce aux interfaces Uu et Iu.
Les fonctions lies laccs au rseau. Elles permettent de grer ladmission au
rseau, le contrle de la congestion du rseau et de la diffusion des informations
systme.
Fonctions lies la scurit. Elles grent la confidentialit et la protection des
informations changes par linterface radio en appliquant les algorithmes de
chiffrement et dintgrit.
Fonctions lies la mobilit. Elles regroupent tout ce qui est handover, relocalisation
du SRNS, estimation de la position gographique.
Fonctions lies la gestion des ressources radio. Cela concerne les fonctions
dallocation et de maintien des ressources radio ncessaires la communication.
Synchronisation. LUTRAN est en charge du maintien de la base de temps de
rfrence dans chaque cellule sur laquelle tout terminal mobile doit saligner pour
transmettre et recevoir des informations.[7]
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