Slides Mobiles.2p PDF
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2000/2001
Cours-R
eseaux 1
R
eseaux mobiles
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 2
PLAN
PARTIE I - G
en
eralit
es
Introduction - Historique
Services mobiles
Transmission radio
Reseaux fixes et reseaux mobiles
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eseaux 3
PLAN (suite)
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eseaux 4
PLAN (suite)
PARTIE III - R
eseaux GSM : bases, architecture
Architecture
Methodes dacc`es
eseaux de 3e g
en
eration : UMTS
PARTIE IV - R
(introduction)
Caracteristiques
de GSM `a UMTS
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eseaux 5
Bibliographie
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eseaux 6
Bibliographie
Voutay GSM,
http ://www.multimania.com/voutay/gsm/
K. Al Agaha, G. Pujolle, G. Vivier Reseaux de mobiles et
reseaux sans fils, Eyrolles 2001
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eseaux 7
PARTIE I
G
en
eralit
es, concepts de base
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eseaux 8
Les syst`
emes mobiles
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Description
Messagerie
Reservation
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urgentes
minijournal et contrats
Co
ut des services
Connaissances des co
uts des services accessibles
`a partir du mobile
Intranet-Internet
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R
eseau fixes vs mobiles
Reseaux fixes
Syst`eme filaire
Usagers disposent dun
poste fixe (point dacc`es
reseau fixe).
Point dacc`es `a une adresse
physique
Reseaux mobiles
syst`eme sans fil,
usagers itinerants,
adressage logique,
spectre radio (plages de
frequences)
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eseaux 12
fixe
point
daccs
support
point
daccs
mobile
point
daccs
ondes radio
pas de support
point
daccs
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Transmission radio
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eseaux 14
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BTS
...
...
BSC
rseau fixe
Switch
MSC
switch
cellule
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eseaux 16
R
eseaux fixes vs r
eseaux mobiles
Limitation du spectre
radio : la capacite du spectre ne peut pas etre etendue avec
les memes possibilites que pour le fixe
fixe : dans les syst`emes filaires, on peut ajouter des cables
supplementaires pour accroitre les capacites.
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eseaux 17
R
eseaux fixes vs r
eseaux mobiles ...
Variation de la qualite
radio : la qualite des liens de transmissions (liens radio) est
variable `a cause de
la mobilite des usagers,
changement de lenvironnement.
fixe : la qualite des liens de transmission est elevee et
constante.
C. A. 2000/2001
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R
eseaux fixes vs r
eseaux mobiles ...
C. A. 2000/2001
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eseaux 19
R
eseaux fixes vs r
eseaux mobiles ...
C. A. 2000/2001
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R
eseaux fixes versus r
eseaux mobiles ...
C. A. 2000/2001
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R
eseaux fixes vs r
eseaux mobiles ...
C. A. 2000/2001
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eseaux 22
C. A. 2000/2001
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Niveau Europe
CEPT (Conference Europeenne dAdministration des Postes
et Telecommunications)
ETSI (European Technical Standard Institute)
Etablit les specifications techniques pour les syst`emes radio
qui sont exploites en Europe (GSM, Hyperlan, etc)
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Chapitre : r
eseaux cellulaires
C. A. 2000/2001
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R
eseaux cellulaires : ondes radios
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R
eseaux cellulaires : syst`
eme cellulaire
C. A. 2000/2001
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eseaux 27
R
eseaux cellulaires : syst`
eme cellulaire ...
C. A. 2000/2001
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eseaux 28
Architecture dun r
eseau radio-mobile
C. A. 2000/2001
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Architecture dun r
eseau radio-mobile
BTS
Controleur
Commutateur
Cellule
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eseaux 30
Architecture dun r
eseau radio-mobile ...
...
Les stations de controle sont interconnectees et disposent de
bases de donnees contenant des informations relatives aux
usagers et necessaires `a lexploitation du reseau.
Les stations sont connectees aux centres de commutation
(des mobiles).
Des centres de commutation permettent detablir des
passerelles avec le reseau fixe.
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Canaux logiques
C. A. 2000/2001
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eseaux 32
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 33
Syst`
emes radio-mobiles : fonctionnement des canaux
C. A. 2000/2001
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eseaux 34
Syst`
emes radio-mobiles : les antennes
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 35
Syst`
emes radio-mobiles : les antennes
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 36
Syst`
emes radio-mobiles : exemples dantenne
C. A. 2000/2001
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eseaux 37
Syst`
emes radio-mobiles : exemples dantenne
antenne `
a r
eflecteurs ; consiste en une source illuminant
une surface reflechissante.
Principalement utilisees pour les communications spatiales
necessitant des antennes pour communiquer sur des
distances importantes.
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Syst`
emes radio-mobiles : D
egradation du signal
C. A. 2000/2001
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eseaux 39
D
egradation du signal : att
enuation
C. A. 2000/2001
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D
egradation du signal : brouillage
C. A. 2000/2001
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eseaux 41
Conclusion
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eseaux 42
R
eseaux mobiles :
Canaux et acc`
es aux ressources
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eseaux 43
M
ethodes dacc`
es
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eseaux 44
3 M
ethodes dacc`
es : Protocoles dacc`
es al
eatoires
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eseaux 45
3 M
ethodes dacc`
es...
C. A. 2000/2001
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eseaux 46
M
ethodes dacc`
es : Protocoles dacc`
es al
eatoires
C. A. 2000/2001
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eseaux 47
M
ethodes dacc`
es : Protocoles avec
ecoute pr
ealable du
canal
non slott
es avec
ecoute du canal avant l
emission
reduction des collisions mais en contrepartie, la perte dune
portion de capacite.
La perte est due `a la periode decoute avant emission.
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eseaux 48
M
ethodes dacc`
es : Protocoles dacc`
es al
eatoires
Protocoles slott
es sans
ecoute du canal
Nautoriser les debuts demissions quen certains instants
particuliers.
Le canal est decoupe en intervalle de temps (slots)
identiques `a ceux de la methode TDMA dont les debuts sont
les memes pour toutes les stations.
Les messages doivent pour cette raison tous avoir une
longueur maximale dune duree egale `a un slot.
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eseaux 49
M
ethodes dacc`
es : Protocoles dacc`
es al
eatoires
Protocoles slott
es sans
ecoute du canal ...
Il y a exclusion sur un slot (sinon collision)
quand une collision entre deux paquets se produit, le canal
est inutilisable pendant au plus un slot
reduction des temps dinutilisation de la bande.
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eseaux 50
M
ethodes dacc`
es : Protocoles tram
es avec r
eservation
Protocoles slott
es avec
ecoute du canal
utilisation des intervalles de temps (slots)
ecoute prealable du canal afin de reserver des slots.
Ce protocole est souvent utilise avec les syst`emes de
transmission par satellite.
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eseaux 51
C. A. 2000/2001
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eseaux 52
C. A. 2000/2001
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eseaux 53
PARTIE II
Les 3 g
en
erations de mobiles
R
eseaux GSM
fondements, architecture, interface
C. A. 2000/2001
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eseaux 54
C. A. 2000/2001
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eseaux 55
Premi`
ere g
en
eration (1970...)
C. A. 2000/2001
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eseaux 56
Premi`
ere g
en
eration (1970...)
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 57
G1 : Les syst`
emes
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 58
G1 : Technique dacc`
es et fr
equence
C. A. 2000/2001
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eseaux 59
Deuxi`
eme g
en
eration (1987) : R
eseau cellulaire num
erique
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 60
GSM : Architecture
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 61
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 62
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 63
Troisi`
eme g
en
eration : UMTS
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 64
Troisi`
eme g
en
eration : UMTS ...
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 65
Troisi`
eme g
en
eration : GPRS
C. A. 2000/2001
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eseaux 66
T
el
ephonie mobile : r
eseau GSM
C. A. 2000/2001
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eseaux 67
Les mobiles - g
en
eralit
es
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 68
Les mobiles - g
en
eralit
es
En t
el
ephonie mobile,
la communication vers un mobile se fait grace `a un
adressage logique.
Le mobile peut se trouver nimporte o`u ;
il est necessaire de trouver sa position geographique
(localisation).
C. A. 2000/2001
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eseaux 69
G
en
eralit
es
C. A. 2000/2001
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eseaux 70
Les mobiles - T
el
ephone GSM
C. A. 2000/2001
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eseaux 71
Les mobiles - T
el
ephone GSM
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 72
T
el
ephone GSM - principes
C. A. 2000/2001
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eseaux 73
T
el
ephone GSM - principes
C. A. 2000/2001
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eseaux 74
C. A. 2000/2001
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eseaux 75
R
eseaux GSM
Les bandes d
edi
ees sont :
voie montante : 890-915 MHz (soit 25MHz),
voie descendante : 935-960 MHz (soit 25MHz).
Lextension GSM/DCS utilise pour
voie montante : 1710-1785 MHz (soit 75MHz),
voie descendante : 1805-1880 MHz (soit 75MHz).
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 76
BTS
BTS
BTS
BTS
Fig. 5 Cluster
BTS
C. A. 2000/2001
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eseaux 77
On consid`ere :
des cellules de forme reguli`ere,
des clusters reguliers pour couvrir une surface de service.
En theorie on imagine des cellules de forme hexagonale, en
realite leur forme est irreguli`ere `a cause de la propagation non
homog`ene du signal.
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 78
GSM - principes
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 79
GSM - principes
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 80
R
eseaux GSM : architecture
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 81
R
eseaux GSM : architecture
BTS
Controleur
Commutateur
Cellule
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 82
R
eseaux GSM : architecture
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 83
R
eseaux GSM : architecture - Le sous-syst`
eme radio
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 84
R
eseaux GSM : architecture - La BTS
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 85
R
eseaux GSM : architecture - La BSC
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 86
R
eseaux GSM : topologie du ss-syst`
eme radio
BTS
Interface Abis
Interface A
BTS
BSC
BTS
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 87
R
eseaux GSM : Topologie du sous-syst`
eme radio
BTS
BTS
BTS
Interface A
Interface Abis
BSC
Fig. 9 Topologie chainee
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 88
R
eseaux GSM : architecture - Le sous-syst`
eme r
eseau
Le sous syst`
eme r
eseau est constitue
dun commutateur de service mobile (Mobile services
Switching Centre : MSC)
de bases de donn
ees de localisation pour les usagers
(Home Location Register : HLR) et la gestion des handover
(Visitor Location Register : VLR).
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 89
R
eseaux GSM : architecture - Le HLR
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 90
R
eseaux GSM - Gestion des abonn
es
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 91
R
eseaux GSM - Authentification des abonn
es
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 92
R
eseaux GSM : Le commutateur du service mobile
base de donnees
Le VLR m
emorise des donn
ees similaires au HLR
mais ne concernant que les usagers mobiles pr
esents
dans la zone du MSC.
Etablissement des communications entre les mobiles et les
autres MSC.
transmission des messages,
execution des handover entre deux BSC differentes,
dialogue avec le VLR pour gerer la mobilite.
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 93
R
eseaux GSM : Le commutateur du service mobile
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 94
Localisation
Utilisation
Um
BSC - MSC
MSC - VLR
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 95
Nom Localisation
Utilisation
D1
VLR - HLR
D2
VLR - HLR
services supplementaires
MSC - MSC
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 96
VLR - VLR
HLR - AuC
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 97
Chapitre - R
eseaux GSM : les protocoles dacc`
es
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 98
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 99
R
eseau GSM - Protocole dacc`
es : FDMA
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 100
R
eseau GSM - Protocole dacc`
es : TDMA
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 101
R
eseau GSM - Acc`
es : trame TDMA
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 102
R
eseau GSM - Trame TDMA : allocation usager
0.57 ms
8x0.57 ms (8 slots)
Fig. 10 Trame TDMA
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 103
Protocole dacc`
es TDMA : Saut de fr
equence
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 104
Protocole dacc`
es TDMA : Saut de fr
equence
frquences
C1
(porteuse)
C0
temps
TrameTDMA
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 105
Protocole dacc`
es TDMA : format du burst
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 106
Protocole dacc`
es TDMA : format du burst...
Squence
dappentissage
Bits de donnes
chiffrs encods
28 bits
57 bits
3 bits
57 bits
8,25 bits
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 107
R
eseaux GSM : Utilisateurs et acc`
es au r
eseau
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 108
GSM : Acc`
es - Emission/R
eception : Appel
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 109
GSM : Acc`
es - Emission/R
eception R
eception
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 110
GSM : Acc`
es - Emission/R
eception
BTS
...
...
BSC
rseau fixe
Switch
MSC
switch
cellule
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 111
Conclusion - R
eseaux mobiles et GSM
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 112
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 113
Troisi`
eme g
en
eration (G3) : r
eseau UMTS
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 114
G3 : Caract
eristiques techniques
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 115
G3 : Caract
eristiques techniques
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 116
De GSM `
a UMTS
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 117
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 118
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 119
UMTS : Comment ?
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 120
UMTS : Comment ?
Quelles
evolutions du GSM seront mises en uvre ?
(investissements importants `a engager, perspectives de couverture
incertaines)
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 121
UMTS : Comment ?
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 122
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 123
Du GSM `
a lUMTS : les paliers
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 124
Du GSM `
a lUMTS : les paliers
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 125
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 126
C. A. 2000/2001
Cours-R
eseaux 127
Conclusion - R
eseaux mobiles