initiation aux telecoms

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Initiation aux télécoms Les appareils permettant de traduire l’information en signal et vice-versa sont appelés transducteurs Réseau : ensemble d’éléments interconnectés pour rendre un service ou plusieurs services particuliers. Les réseaux sont caractérisés par les services qu’ils rendent et leur mode d’exploitation. Exemple de réseaux  Transmission de voix : réseau téléphonique  Transmission de données : réseau internet  Transmission de texte : réseau télex LAN: local area network. WLAN: wide local area network. MAN: métropolitain network area. Pour certaines informations un seul transducteur suffit alors que d’autres use deux dont un pour émetteur et l’autre pour le récepteur. Pour le son : Microphone-haut parleur. Pour l’écriture. On use le téléimprimeur. Pour les images. Fax.

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Initiation aux télécoms

Les appareils permettant de traduire l’information en signal et

vice-versa sont appelés transducteurs

Réseau : ensemble d’éléments interconnectés pour rendre un

service ou plusieurs services particuliers.

Les réseaux sont caractérisés par les services qu’ils rendent et

leur mode d’exploitation.

Exemple de réseaux

 Transmission de voix : réseau téléphonique

 Transmission de données : réseau internet

 Transmission de texte : réseau télex

LAN: local area network.

WLAN: wide local area network.

MAN: métropolitain network area.Pour certaines informations un seul transducteur suffit alors que

d’autres use deux dont un pour émetteur et l’autre pour le

récepteur.

Pour le son :

Microphone-haut parleur.

Pour l’écriture.On use le téléimprimeur.

Pour les images.

Fax.

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Pour les données.

On use l’ordinateur.

Canal de transmission :

Ensemble de tronçons permettant de faire circuler les données

sous forme d’onde électronique ,électrique ,lumineuses et même

acoustique.

Multiplexage :

Lorsque la ligne ou canal de transmission est partagée entre

+sieurs acteurs de communication.

  OK

Transmission de données – Introduction

Représentation des données

Le but d'un réseau est de transmettre des informations d'un ordinateur à unautre. Pour cela il faut dans un premier temps décider du type de codage

de la donnée à envoyer, c'est-à-dire sa représentation informatique. Celle-ci sera différente selon le type de données, car il peut s'agir de :

• Données sonores

• Données textuelles

• Données graphiques

• Données vidéos

• ...La représentation de ces données peut se diviser en deux catégories :

• Une représentation numérique: c'est-à-dire le codage de l'informationen un ensemble de valeurs binaires, soit une suite de 0 et de 1• Une représentation analogique: c'est-à-dire que la donnée serareprésentée par la variation d'une grandeur physique continue

Support de transmission des données

 

þÿ

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Pour que la transmission de données puisse s'établir, il doit exister uneligne de transmission, appelée aussi voie de transmission ou canal , entreles deux machines.Ces voies de transmission sont constituées de plusieurs tronçons

permettant de faire circuler les données sous forme d'ondesélectromagnétiques, électriques, lumineuses ou même acoustiques. On adonc un phénomène vibratoire qui se propage sur le support physique.

Codage des signaux de transmission

Pour qu'il puisse y avoir un échange de données, un codage des signauxde transmission doit être choisi, celui-ci dépend essentiellement du supportphysique utilisé pour transférer les données, ainsi que de la garantie del'intégrité des données et de la vitesse de transmission.

Transmission simultanée de données

La transmission de données est "simple" lorsque seules deux machinessont en communication, ou lorsque l'on envoie une seule donnée. Dans lecas contraire il est nécessaire de mettre en place plusieurs lignes detransmission ou bien de partager la ligne entre les différents acteurs de lacommunication. Ce partage est appelé multiplexage...

Protocoles de communication

Un protocole est un langage commun utilisé par l'ensemble des acteurs dela communication pour échanger des données. Toutefois son rôle nes'arrête pas là. Un protocole permet aussi :

• L'initiation de la communication

• L'échange de données

• Le contrôle d'erreur 

• Une fin de communication "courtoise"

 

 

RTC(réseau téléphonique commuté)C’est le réseau téléphonique par lequel un abonné est relié au centraltéléphonique par une paire de fils alimentée en batterie centrale.

NTG : Network topology geographical (géographie de topologie de réseaux(topologie=configuration physique des équipements informatiques))

GFA(groupe fermé d’abonné)

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On parle d’interactivité quand l’échange se fait dans les deux sens.

Réseau ouvert

Les utilisateurs peuvent se connecter avec n’importe quel autre user.

Le raccordement au réseau est géré par l’organisme des services des

télécommunications.Réseau privé

Le raccordement est géré par une entreprise privée qui établies desrestrictions d’accés.

Les user ne peut se connecter qu’avec les membres d’une même entité.

 OK

 • Téléphonie/PDA/GPS ›

 • cours en réseau GSM et GPRS

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• Statistiques

Posez votre questionSignaler  Cours en réseau GSM et GPRS [Résolu/Fermé]

Bonjour, je suis étudiante en NTIC (Nouvelles Technologies deL'Information et de la Communication) et je voudrais recevoir descours qui me permettront de bien comprendre les GSM etGPRS.merci de bien vouloir m'aider.BN:j'aime beaucoup les GSM

SUGGESTIONS1. Cours en réseau GSM et GPRS » Rechercher 2. Cours de reseau GSM, GPRS et EDGE » Forum3. Implementation du gprs sur reseau gsm » Forum4. Pdf reseau gsm » Forum

Plus

 

þÿ

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RÉPONSE+127

SignalerTomane 30 jun 2008 à 02:56

Chapitre 1 Généralités sur le GSMChapitre 2 Architecture d’un réseau radiomobile GSMChapitre 3 Les caractéristiques de l'interface AirChapitre 4 Notions de base d’ingénierie d’un siteChapitre 5 Généralités sur les protocoles et les interfacesChapitre 6 Piles de protocoles du systeme GSMChapitre 7 Interface ABISChapitre 8 Interface AChapitre 9 Quelques références...

L'origine du GSM remonte à l'année 1982. Alors qu'apparaissentles premiers services commerciaux de radiotéléphone cellulaireun peu partout en Europe et aux Etats-Unis, la CEPT (ConférenceEuropéenne des Postes et Télécommunications) confie à ungroupe de travail appelé Groupe Spécial Mobiles la tâche derédiger les spécifications d'un système pan européen decommunication basé sur des téléphones mobiles. La bande des900 MHz, réservée depuis 1978 par la Conférence Administrative

Mondiale des Radiocommunications (WARC) est choisie. Le GSMlivre une première série de spécifications (dite "phase 1") en1990, une deuxième série étant à l'étude pour ajouter denouvelles fonctions au produit GSM.Ce nom s'internationalise très vite (GSM devient "Global Systemfor Mobile communications"), la norme étant adoptée commestandard de fait dans de nombreux pays. Le GSM devient alors lepremier système permettant à l'abonné d'utiliser son téléphonecellulaire à l'étranger. La notion d'itinérance (roaming) est née.

Les objectifs du GSM reprennent et prolongent ceux desprécédents systèmes de téléphonie mobile :

>> Grande capacité de desserte d'abonnés.>> Utilisation efficace du spectre.>> Disponibilité très large.

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>> Adaptabilité à la densité du trafic.>> Possibilité d'accès à partir de portables (en voiture) et deportatifs (piétons).>> Services téléphoniques ordinaires et services spéciaux.

>> Qualité de service téléphonique.>> Prix abordable.1.1 Concept cellulaireUn système de radiotéléphonie utilise une liaison radioélectriqueentre le terminal portatif et le réseau téléphonique. La liaisonradio entre le téléphone mobile et le réseau doit être de qualitésuffisante, ce qui nécessite la mise en place d'un ensemble destations de base (BTS) sur l'ensemble du territoire que l'onsouhaite couvrir, de telle sorte que le terminal soit toujours à

moins de quelques kilomètres de l'une d'entre elles.Ce que l'on appelle une cellule, c'est la surface sur laquelle letéléphone mobile peut établir une liaison avec une station debase déterminée. Le principe consiste à diviser une région en uncertain nombre de cellules desservies par un relais radioélectrique(la BTS) de faible puissance, émettant à des fréquencesdifférentes de celles utilisées sur les cellules voisines. Ces cellulesdoivent être contiguës sur la surface couverte. Evidemment, lenombre de fréquences accordées au système GSM étant restreint,

l'opérateur est obligé de réutiliser les mêmes fréquences sur descellules suffisamment éloignées de telle sorte que deuxcommunications utilisant la même fréquence ne se brouillentpas.

Ensemble de cellules

L'hexagone est la forme régulière qui ressemble le plus au cercle

et que l'on peut juxtaposer sans laisser de zones vides. Toutefois,la réalité du terrain est bien différente de ce modèle théorique,notamment en zone urbaine où de nombreux obstaclesempêchent une propagation linéaire.1.2 Concept de mobilitéLa mobilité des abonnés dans un réseau cellulaire a deuxconséquences :

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• Pour établir une communication, il faut savoir dans quellecellule l'abonné se trouve. C'est la fonction de gestion delocalisation.• Il doit y avoir continuité de la communication lorsque l'abonné

passe d'une cellule à une autre (transfert inter-cellulaire,communément appelé handover).Si la mobilité d'un abonné s'étend à plusieurs pays, des accordsde roaming doivent alors être passés entre les différentsopérateurs pour que les communications d'un abonné étrangersoient traitées et aboutissent.

1.3 Sécurité de la communication

Pour éviter les écoutes frauduleuses des communications, lesystème GSM utilise les moyens suivants :

>> Authentification de l'abonné avant l'accès à unecommunication.>> L'utilisation d'une identité temporaire (TMSI = TemporaryMobile Station Identity).>> Le cryptage des communications (chiffrement).Chapitre 2 Architecture d’un réseau radiomobile GSM

Un réseau GSM est constitué de trois sous-systèmes :

» le sous-système Radio BSS Base Station Sub-system» le sous-système Réseau NSS Network and Switching Sub-system» le sous-système d’exploitation OSS Operation Support Sub-systemAinsi, on peut ainsi représenter schématiquement un réseauradiomobile de la manière suivante :

2.1 Le sous-système radio BSS (Base Station Sub-system)Sa fonction principale est la gestion de l'attribution desressources radio, indépendamment des abonnés, de leur identitéou de leur communication. On distingue dans le BSS :La station de base BTS (Base Transceiver Station)Elle permet le dialogue avec le mobile sur l'interface Air (aussi

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appelée interface Radio ou interface Um). Ses principalesfonctions sont :» Contrôle de la couche physique (couche 1 de l'interface radio) :transmission de la parole et des données, transmission

discontinue, ordres de contrôle de puissance et de handover...» Mesures des interférences sur les canaux non alloués à descommunications (idle channels).» Mesures sur la liaison montante (uplink), servant à l'algorithmede décision du handover.» Calcul du Timing Advance (avance de temps) pour lasynchronisation temporelle, selon la distance qui sépare la BTSdu mobile.» Détection des demandes d'accès des mobiles reçus sur le canal

de contrôle commun (RACH).» Détection des messages de handover access (HO ACCESS).Le contrôleur de station de base BSC (Base Station Controller)Il assure le contrôle d'une ou de plusieurs BTS. La plupart desfonctions intelligentes de BSS sont implantées à son niveau,notamment les fonctions de gestion des ressourcesradioélectriques :» L'allocation des canaux.» La gestion de la configuration des canaux.

» Le traitement des mesures et la décision de handovers intraBSC.2.2 Le sous-système réseau NSS (Network Station Sub-system)Il assure principalement les fonctions de commutation et deroutage. C'est donc lui qui permet l'accès au réseau public RTCPou RNIS. En plus des fonctions indispensables de commutation,on y retrouve les fonctions de gestion de la mobilité, de lasécurité et de la confidentialité qui sont implantées dans la normeGSM.

Le MSC (Mobile Services Switching Center)C'est la partie centrale du NSS. Il prend en charge l'établissementdes communications de et vers les abonnés GSM. Du fait de lamobilité, l'implantation de la seule fonction de commutation n'estpas suffisante. Le MSC gère la mobilité et les fréquences etenregistre la localisation des abonnés visiteurs (base de donnéesVLR).

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Le HLR (Home Location Register)C'est la base de données qui gère les abonnés d'un PLMN donné.Elle contient toutes les informations relatives à l'abonnement etaux droits d'accès. D'autre part, le HLR est une base de données

de localisation. Il mémorise pour chaque abonné le VLR où il estenregistré.Le VLR (Visitor Location Register)C'est la base de données qui gère les abonnés présents dans unecertaine zone géographique. Ces informations sont une copie del'original conservé dans le HLR.L'AuC (Authentication Center)Il mémorise pour chaque abonné une clé secrète utilisée pourauthentifier les demandes de services et pour le chiffrement des

communications. Un AuC est en général associé à chaque HLR.2.3 Le sous-système opérationnel OSS (Operating Sub-System)Il assure la gestion et la supervision du réseau. C'est la fonctiondont l'implémentation est laissée avec le plus de liberté dans lanorme GSM. La supervision du réseau intervient à de nombreuxniveaux :» Détection de pannes.» Mise en service de sites.» Modification de paramétrage.

» Réalisation de statistiques.Dans les OMC (Operation and Maintenance Center), on distinguel'OMC/R (Radio) qui est relié à toutes les entités du BSS, àtravers les BSC, l'OMC/S (System) qui est relié au sous systèmeNSS à travers les MSC. Enfin l'OMC/M (Maintenance) contrôlel'OMC/R et l'OMC/S.2.4 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 systèmeBSS : la BTS (Base Station Transceiver) et le BSC (Base StationControler).L’interface A

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C’est l’interface entre les deux sous systèmes BSS (Base StationSub System) et le NSS (Network Sub System).Chapitre 3 Les caractéristiques de l'interface Air3.1 Partage des ressources radio

La bande radio représente la ressource rare et le premier choixarchitectural fût le découpage du spectre alloué dans un plantemps / fréquence pour obtenir des canaux physiques pouvantsupporter une communication téléphonique.Multiplexage fréquenciel (FDMA)Le GSM opère dans la bande des 900 MHz, où 2 fois 25 MHz debande ont été alloués. Les deux parties correspondent au sensmontant et au sens descendant de la liaison (uplink et downlink).La largeur des canaux étant de 200 kHz, on obtient 124 canaux

duplex qui ont été répartis entre les deux opérateurs GSMfrançais : SFR et Itinéris (France Télécom). La SFR utilise lescanaux 63 à 124. Les bandes des deux liaisons ont en outre étéséparées par 20 MHz, ce qui porte à 45 MHz l'écart duplex. Surune bande, on émet des signaux modulés autour d'une fréquenceporteuse qui siège au centre de la bande.

Multiplexage temporel (TDMA)

Pour le GSM, chaque porteuse est divisée en intervalles de temps(IT) appelés slots. La durée d’un slot a été fixée à Tslot =(75/130) ms = 0.5769 ms. Un slot accueille un élément de signalradioélectrique appelé burst.A chaque time slot, on associe un nombre connu par la station debase (BS) et le mobile (MS). Le numérotage des slots est cycliquede durée 3,5 heures. L’accès TDMA (Time Division MultipleAccess) permet de partager entre différents utilisateurs unebande de fréquence donnée et, sur une même porteuse, les slots

sont regroupés par paquet de 8 : Ttdma = 8.Tslot = 4,6152 ms.Chaque utilisateur utilise alors un slot de la trame TDMA.

On considère aussi les multitrames, les supertrames et leshypertrames, fonctions de la trame TDMA et définies commetelles : hypertrame = 2048 supertrames = 2048*51 multitrames= 2048*51*26 trames TDMA.

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Compensation du temps de propagation aller - retour : TimingAdvance (TA) :Les utilisateurs d’un système cellulaire sont à des distancesvariables de leur station de base et subissent des délais de

propagation tp différents (à titre indicatif 30 km sont parcourusen 100µs). Dans le contexte TDMA, il est ainsi nécessaire quedeux mobiles qui utilisent deux slots consécutifs n’envoient pasdes bursts qui se chevauchent au niveau du récepteur de la BTS.Le délai de propagation peut atteindre quelques centaines de ms(très faible par rapport aux systèmes satellitaires) mais on nepeut pas le négliger car dans le cadre du GSM certaines cellulesatteignent 35 km.La solution est de compenser ce délai avec le paramètre d'avance

en temps TA (Time Advance) correspondant au temps depropagation aller-retour (2.tp). Pour illustrer, on considère deuxmobiles dans la même cellule : le premier mobile MS1 est enlimite de cellule alors que le second mobile MS2 se trouve près dela BTS. On suppose que les deux mobiles utilisent des slotsconsécutifs sur la même porteuse : MS1 émet sur le slot 1 et MS2émet sur le slot 2.

En l’absence de compensation de temps de propagation tp, les

bursts émis par chacun des mobiles MS1 et MS2 sechevaucheront au niveau de la réception de la BTS :

En effectuant une gestion du paramètre TA, les bursts émis parles deux mobiles ne se chevauchent plus. Le mobile le pluséloigné avance l'émission de chacun de ces slots d'une durée tppar rapport à l'instant de début de slot, c'est à dire 2tp=TA.

BilanAvec 62 canaux et 8 intervalles de temps par canal, on a donc unsystème qui allie un multiplex fréquentiel (FDMA - FrequencyDivision Multiple Access) et un multiplex temporel (TDMA - TimeDivision Multiple Access). Un canal physique est donc défini par :

. un numéro de Time Slot TS (dans une trame TDMA).

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. une fréquence (ou une loi de saut de fréquence si le saut defréquence lent est implanté).

Ainsi, il apparaît de manière évidente que la capacité d’un réseau

GSM est limitée par son nombre de fréquences. C’est pourquoi laréutilisation de ces dernières est nécessaire.La modulation choisie pour le GSM est la modulation GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying : modulation avec porteuse àminimum de saut de phase, gaussienne pour "arrondir" les anglesdes changements).Le codage de la parole peut se faire se faire de manièretraditionnelle ou avec l’utilisation de l’EFR (Enhanced Full Rate)qui correspond à un logiciel de codage de la parole plus évolué

que le précédent. C’est le son haute résolution.Un mobile accède donc au réseau de manière discontinue dans letemps. Il envoie des rafales d'informations (appelés Burst), d'unedurée exacte de 156,25 bits, occupant toujours un mêmeintervalle de temps (Time Slot) sur un canal. L'accès au canalmontant et au canal descendant se fait toujours de façondécalée: il y a 2 slots de décalage entre le sens uplink et le sensdownlink. Ce décalage permet notamment un filtrage duplex plussimple. On a donc 4 time slots qui permettent au mobile de faire

des mesures et scruter les canaux des cellules adjacentes dansune phase appelée "monitor".3.2 Canaux logiquesL’interface radio représente la partie délicate de la chaîne detransmission et le système doit faire face aux différentsproblèmes du lien mobile-réseau au niveau de la propagation(atténuation, évanouissements, interférences...), mais aussi auniveau de la gestion du réseau : il est nécessaire d’avoir desfonctions de contrôle pour que le mobile se rattache à la station

de base la plus favorable, pour établir et surveiller le déroulementd’une communication ou encore assurer le handover. L’utilisationde canaux logiques va permettre une utilisation efficace desressources radio et une qualité de service satisfaisante. Parmi cescanaux on distingue les canaux dédiés (TCH et SDCCH), c’est àdire alloué à un mobile. Les autres canaux sont des canauxpartagés entre mobiles.

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Canaux dédiés : « Dedicated Channel »

Sur un canal physique on peut placer soit un TCH avec sonSACCH associé, soit 8 canaux SDCCH avec leurs SACCHassociés : SDCCH »TCH / 8.TCH et SDCCHOn distingue les canaux dédiés transportant des informationsutilisateur ou provenant des couches hautes du système :. canaux de trafic TCH (Traffic CHannels) : transmission de laparole à 13 kbits/s (TCH/FS), à 5,6 kbits/s en demi-débit(TCH/HS) ou des données à 12 kbits/s.

. canaux de signalisation SDCCH (Stand-alone Dedicated ControlChannel) : débit de 800 bits/s.L’utilisation du Half Rate (canal TCH demi-débit) permetd’augmenter de manière considérable la capacité du réseau. Eneffet, deux canaux TCH peuvent « s’installer » sur un seul TimeSlot. Néanmoins, l’utilisation de cette fonctionnalité ne peut sefaire que par des mobiles dits phase 2.SACCHOn ne peut pas dédier un canal à un mobile sans effectuer un

contrôle constant pour ajuster des paramètres afin de conserverune bonne qualité de communication. Associé aux canaux SCH etSDCCH, le canal de contrôle SACCH (Slow Associated ControlCHannel) permet d’en effectuer la supervision (contrôle depuissance, contrôle de la qualité du lien radio, compensation dudélai de propagation par le mécanisme d’avance en temps,gestion des mesures des stations voisines).FACCHLe canal SACCH permet d’écouler différents types de contrôles ou

de signalisation mais son débit étant trop faible, il ne convientpas aux actions rapides comme le handover. Si le canal alloué estun TCH, on suspend la transmission des informations usagers afind’écouler la signalisation. On obtient donc un autre canal designalisation, le FACCH (Fast Associated Control Channel), onutilise alors une partie de la capacité. Si le canal alloué est unSDCCH, il peut écouler lui même la signalisation comme par

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exemple un handover.Voie balise : « Beacon Channel »La voie balise permet au mobile de se raccorder en permanence àla station de base la plus favorable. Le mobile mesure la

puissance du signal reçu de la voie balise correspondant à unefréquence particulière de l’ensemble des fréquences allouées àcette station. Lors d’une mise sous tension, pendant l’état deveille et pendant une communication, le mobile scrute les voiesbalises pour connaître les stations avoisinantes susceptibles del’accueillir en cas de handover. Dans le cadre du GSM, la voiebalise d’une station correspond aux deux éléments suivants :une fréquence-balise sur laquelle est émis en permanence unsignal modulé de puissance constante qui permet aux mobiles de

faire des mesures en puissance.canaux de broadcast : ils permettent aux mobiles d’accrocher ausystème local en acquérant tous les paramètres analogiques etlogiques nécessaires.FCCHLe canal FCCH (Frequency Correction CHannel) permet auxmobiles de se caler sur la fréquence nominale de la station debase. C’est un signal sinusoïdal parfait de fréquence f0permettant un calage fin de l’oscillateur du mobile et il est émis

environ 20 fois par seconde.SCHLe canal SCH (Synchronisation CHannel) fournit au mobile tousles éléments nécessaires à une complète synchronisation avec lastation de base et il permet de caractériser la voie balise par unmarquage spécial. On peut alors distinguer deux types desynchronisation :synchronisation fine : détermination du TA (Timing Advance). LaBTS effectue une estimation du temps de propagation aller-retour

à partir du burst RACH émis par le mobile, et le paramètre TAainsi calculé sera transmis de manière logique via le canal AGCH.• synchronisation logique : détermination du FN (Frame Number).La réception du SCH permet donc au mobile de calculer lenuméro FN de trame dans l’hypertrame et de se caler sur le slot0.BCCH

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Le canal BCCH (Broadcast Control CHannel) permet de diffuserdes données caractéristiques de la cellule. Il comprend ladiffusion régulière d’informations systèmes de plusieurs types, etcette diffusion est plus ou moins rapide suivant la nécessité du

mobile. Ces informations déterminent les règles d’accès à lacellule : paramètres de sélection de la cellule, numéro de zone delocalisation, les paramètres RACH donnant les règles d’accèsaléatoire, indication au mobile des slots à écouter pour détecterles appels diffusés, description de l’organisation du canal CBCH,connaissance des fréquences des voies balises des cellulesvoisines.Canaux de contrôle communs : « Common Control Channel »RACH

Le canal RACH (Random Access CHannel) est un canal de contrôlepartagé par un ensemble de mobiles qui leur permet de sesignaler au réseau pour effectuer une opération telle que lalocalisation, l’envoi de messages courts, l’appel normal...AGCHLe canal AGCH (Access Grant CHannel) permet d’allouer un canalde signalisation lorsque l’infrastructure reçoit une requête dumobile. On peut alors identifier, authentifier et déterminer lademande du mobile. Le message d’allocation contient le numéro

de porteuse et de slot, ainsi qu’une description du saut deFréquence FH.PCHLe canal PCH (Paging CHannel) supporte l’ensemble des appelsen diffusion (Paging). Lorsque l’infrastructure désirecommuniquer avec un mobile, pour un appel ou uneauthentification par exemple, elle diffuse l’identité du mobile surun ensemble de cellules et les messages sont transmis sur lecanal PCH. La réponse du mobile s’effectue alors de manière

aléatoire sur la cellule dans laquelle il se trouve sur le canalRACH.CBCHLe canal CBCH (Cell Broadcast CHannel) diffuse aux usagers de lacellule des messages courts comme des informations routières,météo..

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3.3 Gestion des fréquencesPrincipe de réutilisation des ressourcesLes ondes radioélectriques sont aujourd'hui le seul moyen que

l'on ait trouvé pour rendre possible les communications mobiles.Malheureusement, le spectre radioélectrique est une ressourcelimitée, déjà largement sollicitée par ailleurs. Le concept de motif cellulaire a donc été introduit pour permettre la réutilisation d'unemême fréquence dans des endroits différents.Le principe de la réutilisation des fréquences repose surl'atténuation que subissent les ondes radio lorsqu'elles sepropagent dans l'atmosphère. Lorsqu'on se trouve assez loin d'unémetteur, le signal envoyé par celui-ci est très faible. On peut

alors utiliser la même fréquence que l'émetteur lointain sanscrainte d'interférences, le signal local étant beaucoup pluspuissant que le signal lointain.Le GSM utilise donc un réseau maillé, formé d’émetteursdisséminés sur la zone à couvrir. Deux émetteurs voisins utilisentdes fréquences différentes, mais des émetteurs éloignésréutilisent les mêmes fréquences selon le principe énoncé plushaut. En pratique, le terrain est "découpé" en petites zones,appelées cellules, caractérisées chacune par une fréquence

précise. On réunit un certain nombre de cellules utilisant desfréquences différentes pour former un motif. On répète alors cemotif pour couvrir tout le territoire, permettant ainsi à partir d’unnombre de fréquences limité de mettre en place un grand nombred'émetteurs.

Exemple de motif à 3 cellules(les cellules portant le même chiffre utilisent la même

fréquence).

Chaque émetteur nécessite une infrastructure complexe pourfonctionner et dialoguer tant avec l'ensemble du réseau qu'avecles téléphones mobiles présents sur sa zone de service. Onappelle cette infrastructure "station de base". Un réseau deradiotéléphonie cellulaire se compose donc d'un ensemble de

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stations de base réparties sur la zone géographique à couvrir.Code de couleur BSICLa même fréquence peut être utilisée pour supporter la voiebalise de deux stations suffisamment éloignées. Les deux stations

ne se brouillent pas sur leur zone de service respective mais unmobile situé à mi-distance peut recevoir alternativement l’une oul’autre station avec un niveau de champ suffisant. Afin dedifférencier les deux stations, on utilise le code de couleur BSIC.Le couple (fréquence, BSIC) permet sur un zone donnée dedéterminer parfaitement une cellule. A l’intérieur d’un motif, onutilise le même BSIC. Ainsi, les cellules voisines (cellules defréquences de voie balise identique) ne font pas partie du mêmemotif.

Motif de taille 7, la fréquence indiquée est celle de la voie balise.Notion sur les brouillagesComme cela est expliqué auparavant, un des principes de basedu GSM est la réutilisation des fréquences. Cela entraîne ainsi desrecouvrements de spectre concernant un même canal présent surdeux sites différents. De plus, du fait de la non-perfection desfiltres présents à l’émission des ondes électromagnétiques, la

bande de 200 kHz séparant deux canaux GSM adjacents n’est passuffisante pour se prémunir contre les brouillages adjacents.Ainsi pour se prémunir contre des brouillages internes au réseau,il convient de vérifier les règles suivantes :• en co-canal : le rapport signal à bruit doit être supérieur à 9dB.• en canal adjacent : le rapport signal à bruit doit être supérieurà -9 dB.Ainsi, lors de la planification des fréquences sur les sites du

réseau, les règles élémentaires suivantes sont systématiquementrespectées :• sur une même cellule : les fréquences utilisées doivent êtredistantes d’au moins 600 MHz, soit trois canaux d’écart.• sur un même site (dans le cadre de la trisectorisation): lesfréquences utilisées doivent être distantes d’au moins 400 MHz,soit deux canaux d’écart.

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Saut de fréquence : « Frequency Hopping »A l’origine, le mécanisme de saut de fréquence fut introduit dansles systèmes militaires. Le réseau SFR utilise aujourd'hui ceprocédé. Il consiste pour un émetteur à changer régulièrement de

fréquence pour obtenir une diversité de fréquence et ainsi,diversifier ses brouilleurs. L’interface radio du GSM utilise le sautde fréquence lent (SFH, Slow Frequency Hopping) qui consiste àchanger de fréquence à chaque émission de message ou de burst.Il permet de lutter contre les évanouissements sélectifs (diversitéde fréquence) et apporte une gestion différente en moyennant leniveau d’interférence global sur toutes les porteuses (diversitédes brouilleurs).

Saut de fréquence.En changeant de fréquence à chaque émission de burst ou demessage, le mobile est brouillé par des mobiles différents àchaque émission. Ainsi, le pire des cas peut toujours se produiremais seulement de temps en temps. Grâce à l’efficacité ducodage et de l’entrelacement, le signal peut être correctementreçu même si le C/I de certains échantillons est inférieur au seuilde la communication. Dans l’exemple ci-dessus, le signal venant

de A est interféré par M, N et O. Mais le fait que le C/I moyen soitsupérieur au seuil de la communication fait que la communicationn’est pas brouillée. Ensuite, on numérote les fréquences de sautde 0 à N-1 et un algorithme, défini dans la norme, génère unesuite pseudo-aléatoire de nombres (si) avec 0 <= si <= N-1. Ilutilise comme argument le numéro de trame FN (Frame Number),chaque trame TDMA étant repérée par ce compteur dansl’hypertrame, et un paramètre HSN (Hopping Sequence Number)compris lui aussi entre 0 et 63. La BTS précise au mobile un index

MAIO (Mobile Allocation Index Offset) compris entre 0 et N-1 lorsde l’allocation d’un canal. Le mobile peut alors déterminer lafréquence à utiliser en ajoutant (modulo N) l’index MAIO aunombre si. Le nombre N de fréquences à prendre en compte estprécisé pour chaque numéro de slots.En combinant la technique TDMA et la technique du saut defréquence FH, on obtient la méthode de base d’accès du GSM :

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FH/TDMA. Le saut de fréquence n’est pas activé lorsque la chargedu réseau est faible mais lorsque le SFH est actif, le canalphysique utilise un ensemble de porteuses parcourues selon uneséquence de saut. Cette séquence peut être cyclique ou pseudo-

aléatoire, et elle est définie sur un ensemble de N (<=64)fréquences attribuées à la BTS. Le saut de fréquence n’estpossible qu’au sein d’une même bande, il n’y a pas pour l'instantde combinaisons de fréquences entre GSM 900 et DCS 1800.On distingue deux types de saut de fréquence :• le saut de fréquence en bande de base :Comme d’habitude, à chaque TRX installé sur la cellule, on faitcorrespondre une fréquence particulière.C’est le Time Slot considéré qui « saute » sur tous les TRX toutes

les trames TDMA.Le Time Slot 0 de la FU1, qui correspond au BCCH, ne saute pas.• le saut de fréquence synthétisé:Le nombre de fréquences sur lesquelles on « saute » estsupérieur au nombre de TRX installés sur la cellule. On peut «sauter » sur toute la bande GSM allouée s’il on veut.C’est le TRX qui change de fréquence toutes les trames TDMA. LeTime Slot ne « saute » plus.La FU1 supportant le BCCH ne « saute » pas.

3.4 Performance de l’interface AirPour juger la qualité de la liaison radio nous avons deuxparamètres à notre disposition: le Rxlev et le Rxqual. Cesderniers sont mesurés au niveau de la BTS pour juger la qualitéde la liaison montante et au niveau du mobile pour juger laqualité de la liaison descendante.Niveau reçu RxLevLe niveau de champ provenant de la BTS mesuré au niveau dumobile s'appelle le Rxlev. Il est mesuré sur 64 niveaux, de 0 à 63

représentants respectivement les puissances de -110 à -48 dBmpar pas de 1 dB. On distingue alors le Rxlev Full qui est unemesure sur tous les bursts de la trame sans exception, du RxlevSub qui est une mesure sur les bursts effectivement utilisés. Cedernier cas se présente lorsqu'on économise la puissance dumobile en mettant à profit la possibilité DTX (DiscontinuousTransmission). La transmission discontinue consiste à interrompre

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l'émission pendant les silences de parole pour diminuer l'énergieémise sur la voie radio d’où une réduction de la consommationdes batteries des mobiles et une diminution du niveau moyend'interférences. Il en est de même au niveau de la BTS. A noter

que, si un TMA est installé sur le site, les mesures de niveau dechamp se font après celui-ci.Qualité du signal RxQualLa qualité du signal est mesurée via le paramètre Rxqual. Il estobtenu en effectuant une quantification du taux d'erreurs binairesBER (Bit Error Ratio) suivant la correspondance du tableausuivant :Correspondance RxQual i <> BERRxQual, niveau de qualité i BER, plage de valeur Valeur

représentative0 BER < 0.2 % 0.14 %1 0.2 % <= BER < 0.4 % 0.28 %2 0.4 % <= BER < 0.8 % 0.57 %3 0.8 % <= BER < 1.6 % 1.13 %4 1.6 % <= BER < 3.2 % 2.26 %5 3.2 % <= BER < 6.4 % 4.53 %6 6.4 % <= BER < 12.8 % 9.05 %7 12.8 % <= BER 18.10 %

Correspondance entre le niveau de qualité et le taux d’erreurbinaire.Il faut noter que ces mesures de Rxqual se font, sur les deuxliaisons, avant le code correcteur d’erreur.Chapitre 4 Notions de base d’ingénierie d’un site

4.1 Différents materiels utilisésLe CombinerIl s’agit d’un dispositif qui accepte plusieurs émetteurs en entrée,

les couple et fournit un signal unique en sortie. Cela permetd’émettre plusieurs signaux sur une seule antenne d’émission. Ondistingue deux types de Combiners suivant la technique decouplage de signaux mis en oeuvre : les Combiners à cavité, lesCombiners hybride. Les combiners introduisent des pertes auniveau de la chaîne d’émission.Le Duplexeur

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Le duplexeur se constitue de deux filtres passe-bande dont lepremier est centré sur la bande d’émission et le second sur labande de réception. Il permet d’utiliser une seule et mêmeantenne pour l’émission et la réception. Les pertes introduites par

le duplexeur sont d’environ 0.5 dB (au plus 1 dB).L’antenneC’est un dispositif passif qui produit du champ électromagnétique.On caractérise une antenne par deux grandeurs qui sont le gainet le diagramme de rayonnement.

4.2 Diversité d’espace

La diversité d’espace est une technique destinée à combattre lesévanouissements rapides liés au fading de Rayleigh. La méthodeconsiste à positionner deux antennes de réception suffisammentespacées pour que les signaux reçus sur chacune d’ellessubissent une statistique de fading indépendante. La sélectiond’un signal plutôt qu’un autre peut s’effectuer suivant deuxméthodes : Sélection de la meilleure réception instantanée ouCombinaison des réceptions. Cette technique permet d’accroîtrela qualité de service.

4.3 TrisectorisationDans le réseau, les sites peuvent être trisectorisés. Sur un mêmelieu géographique sont regroupées trois stations de base couvrantchacune un secteur repéré par son azimut.

La trisectorisation permet de concentrer l’énergie émise sur unezone bien définie, ce qui permet de maîtriser la couverture radio

et de limiter les émissions hors de la zone de service. On peutégalement concentrer davantage l’énergie en tiltant l’antenne,c’est à dire l’incliner de quelques degrés par rapport au planvertical.4.4 Amplificateur TMAC’est un amplificateur faible bruit. Il existe deux types de TMA quicorrespondent à deux types d’ingénierie :

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• les TMA FLT : ils présentent une sortie vers l’antenne deréception et une sortie vers le récepteur de la station de base(RX).• les TMA DPX : ils intègrent un duplexeur en plus; ils présentent

une sortie vers l’antenne émission/réception, une sortie vers lerécepteur (RX) de la station de base et une sortie vers l’émetteurde la station de base (TX).Le TMA doit impérativement être placé au plus près de l’antennede réception. Le gain apporté au niveau de la chaîne de réceptionpar le TMA est d’environ 5 dB. Il s’agit d’un gain en sensibilité dela chaîne de réception.4.5 Déclaration de voisinageL’abonné GSM doit pouvoir passer d’une cellule à l’autre sans que

sa communication ne soit coupée. Pour que le handover puisse seréaliser, il faut déclarer à l’OMC les cellules voisines de celle ou lacommunication se déroule. En effet, un HO se prépare de lamanière suivante :. La BTS transmet au mobile le numéro de BCCH de ses cellulesdéclarées voisines.. Le mobile effectue des mesures de niveau de champ sur cesfréquences et tente de décoder les BSIC de ces voisines et lestransmet à la BTS.

. Le mobile transmet à la BTS ces mesures et les BSIC décodésassociés aux BCCH.. La BTS transmet au BSC ces valeurs.. Le BSC décide ou non le handover.

Dans cet exemple, les cellules 1 à 7 doivent être déclaréesvoisines réciproques (entrantes et sortantes) de la cellule 0. Danscertains cas, il sera également nécessaire de déclarer C8 et C9

voisines réciproques.Enfin, il arrive que la cellule couvre au-delà de sa zone théorique.Dans ce cas :• si la tache est importante ( C0’), elle sera déclarée voisineréciproque de C8, C11, et C12.• si la tâche est petite (résurgence R0), il faudra déclarer lesrelations uniquement sortantes vers C8, C9, C10, C11, afin

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d’empêcher le mobile de rentrer dans cette résurgence et, si c’estle cas, lui éviter d’y rester piégé.Chapitre 5 Généralités sur les protocoles et les interfaces5.1 Définitions

La différence entre protocole et interface est fondamentale.Une interface est le point de contact entre deux entités contiguës;chaque interface porte différents flux de protocole.Un protocole vise à établir des règles de signalisation de part etd’autre d’une interface, on entendra donc par protocole des règlesd’échanges entre différentes entités.La spécification d’un protocole est donc distincte de laspécification d’une interface dans la mesure où celle-ci peut êtreréduite à sa « pile » de protocole.

5.2 Architecture en couches du modèleDans le domaine des télécommunications, une méthode trèsefficace est utilisée pour grouper différentes fonctions :l’architecture OSI.En effet, le système GSM / DCS a adopté les trois couches bassesde cette structure (qui en comporte 7) pour son modèle.L’utilisation d’un tel modèle permet la création d’un systèmeouvert, accessible à d’autres systèmes utilisant ce type destructure.

A travers la complexité du modèle OSI, on peut dégager deuxaxes principaux Un axe horizontal qui identifie le fait d’accéder àune extrémité, et un axe vertical qui correspond à la structure encouches.

Structure en couches5.3 Relais et interconnexions

Fonction relais

L’information n’est pas transmise directement de A vers B maiscomme composantes de messages à travers les différentesentités.Dans le cas de la figure précédente, les messages sont transmisde A à B sans modification à travers le nœud intermédiaire, cedernier jouant uniquement le rôle de relais.

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Fonction d’interconnexionContrairement au cas précédent, un premier message transmispar l’entité A déclenche l’envoi, via un équipementd’interconnexion, d’un ou plusieurs messages transportant une

part de l’information portée par le message original vers une3ème destination et ainsi de suite.Chapitre 6 Piles de protocoles du système GSMLe réseau GSM est défini à partir de couches de protocolesutilisées au niveau des différentes interfaces :• l'interface Um (entre le MS et la BTS)• l'interface Abis (entre la BTS et le BSC)• l'interface A (entre le BSC et le MSC)Les interfaces ainsi que les protocoles qu'elles utilisent sont

normalisés. Toutefois, les normes de certaines interfaces tellesque l'interface Abis ne sont pas toujours respectées par lesconstructeurs.

Présentation des piles de protocoles sur les différentesinterfaces.La structuration en couches reprend le modèle OSI pour les 3premières couches:• couche physique,

• couche liaison de données,• couche réseau.La couche physique définit l'ensemble des moyens detransmission et de réception physique de l'information.Sur l'interface Abis, le transport des informations se faitnumériquement. Au niveau de l'interface radio, cette couche estplus compliquée à cause de multiples opérations à effectuer :codage correcteur d'erreur, multiplexage des canaux logiques,mesures radio à effectuer...

La couche de liaison de données permet de fiabiliser latransmission entre deux équipements.Sur l’interface Abis, cette couche reprend les principalescaractéristiques du RNIS; On utilise, pour le support de lasignalisation, le protocole LAPD (Link Access Protocol for the DChannel) basé sur le protocole HDLC (numérotation des trames,mécanisme de correction d’erreurs... ).

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Sur les interfaces Um et A, on utilise respectivement le LAPDmspécifique au GSM (Link Access Protocol for the D Channelmodified) et le MTP niveau 2 (SS7, Signalling System number 7).La couche réseau permet d'établir, de maintenir et de libérer des

circuits commutés (parole ou données) avec un abonné du réseaufixe. Cette couche comprend 3 couches RR, MM et CM, cettedernière couche étant elle-même divisée en 3 sous-couches CC,SS et SMS.Dans le but d’indiquer à quelle couche ou sous-couche chaquemessage de niveau 3 se rattache, on introduit un discriminateurde protocole ( PD : Protocol Discriminator ) avec PD = RR, MM...La sous-couche Radio Ressource (RR) traite l'ensemble desaspects radio. En effet, elle gère l'établissement, le maintien et la

libération des canaux logiques. Au niveau du mobile, ellesélectionne les cellules et surveille la voie balise à partir desmesures effectuées par la couche physique. Elle estprincipalement présente dans la MS et le BSC : les messagestransitent entre les deux entités en passant par la BTS mais nesont pas interprétés par celle-ci. Toutefois, quelques messagessont échangés entre le mobile et la BTS ou entre la BTS et leBSC. Pour cela, la BTS comporte deux entités RR' et RSLpermettant de dialoguer respectivement avec l'entité RR de la MS

et l'entité RSL du BSC.La sous-couche Mobility Management (MM) gère l'itinérance. Elleprend donc en charge la localisation, l'authentification etl'allocation du TMSI.La sous-couche Connection Management (CM) est découpée entrois parties :• L'entité Call Control (CC) traite la gestion des connexions decircuits• L'entité Short Message Service (SMS) assure la transmission et

la réception des messages courts.• L'entité Supplementary Services (SS) gère les servicessupplémentaires.Les messages des sous-couches CM et MM transitent dans le BSSsans être pris en compte par la BTS et le BSC.L’interface A utilise les protocoles suivants :• Le protocole MTP (Message Transfert Part) qui est divisé en

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trois niveaux (MTP1, MTP2 et MTP3) proches des trois premièrescouches du modèle OSI (couche physique, couche liaison dedonnées et couche réseau). Son but est de permettre le transportet la distribution fiable des informations de signalisation à travers

le réseau et aussi de réagir aux pannes afin d'assurercontinuellement la transmission.• Le protocole SCCP (Signalling Connection Control Part) : ceprotocole permet de transporter des informations de signalisationavec ou sans connexion.• Le BSSAP (BSS Application Part) comprend le BSSMAP et leDTAP. Deux types de messages peuvent être échangés entre leBSC et le MSC : les messages interprétés par le BSC concernentla sous-couche BSSMAP et les autres messages transitant entre le

mobile et le MSC sont traités par la sous-couche DTAP (dans cedeuxième cas, le BSC joue le rôle d'un répéteur). Un mécanismede distribution permet d'aiguiller correctement les messagessuivant leur type DTAP ou BSSMAP.Le protocole BSSMAP (BSS Management Application Part) : cettesous-couche BSSMAP gère les ressources radio. Elle est utiliséepour gérer les HO et les mises à jour de localisation. Les tramesBSSMAP sont encapsulées dans la partie "données" des tramesSCCP.

Le protocole DTAP (Direct Transfert Application Part) : ceprotocole prend en charge les messages CM et MM entre lemobile et le MSC. Le BSC est considéré comme "transparent" :les messages transitent sans modification entre le mobile et leMSC. Les trames DTAP sont encapsulées directement dans destrames SCCP ou bien dans des trames BSSMAP.Ces différents protocoles sont détaillés dans les pages suivantes.

Les différentes interfaces avec leurs débits respectifs.

Comme le MSC est relié au RTCP qui utilise des débits de 64kbit/s, l’interface A doit présenter également le même débit pourêtre compatible.Or, la capacité des canaux de trafic à l’interface Abis est de 16kbit/s. Par conséquent, il est impératif de convertir les débits :ceci est réalisé grâce au Transcodeur (TRAU) placé entre le BSCet le MSC. L’interface A est en réalité l’interface qui relie le MSC

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au TRAU.Quant au lien qui existe entre le BSC et le TRAU, c’est l’interfaceATER (MIC HighWay). Mais avant cette opération, on multiplexed’abord plusieurs interfaces Abis sur une même interface Ater.

Puis, après le passage dans le transcodeur, une interface Aterpeut être scindée en 3 interfaces A.Chapitre 7 Interface ABIS

Présentation des piles de protocoles sur l’interface ABIS.7.1 Couche Liaisons de donnéesL'interface Abis se situe entre la BTS et le BSC. La transmissions'effectue sur des liens MIC (Modulation par Impulsion et Codage)à 2 Mbit/s.

La norme de cette interface n'est pas rigoureusement respectéepar les constructeurs.Sur l’interface Abis, la signalisation peut avoir plusieurs origineset plusieurs destinations, il y a donc nécessité de distinguer lesmessages échangés entre la BTS et le BSC et la signalisationdirectement échangée entre la station mobile et le BSC.L’interface Abis supporte des messages de différents types :• Messages supérieurs qui sont échangés entre le mobile et leréseau.

• Messages de supervision et de maintenance de la BTS.• Messages internes de liaison de données BTS - BSC.

Tous ces messages sont discriminés dans la couche 2 en utilisantles points d’accès au service SAPI. Les différentes valeurs duSAPI utilisées sur l’interface Abis sont 0 pour la signalisation, 62pour l’administration et 63 pour la gestion de la liaison.Chaque TRX à l’intérieur d’une BTS correspond à un ou plusieursliens de signalisation. Ces liens sont distingués par des TEI

(Terminal Equipement Identities), ainsi les trames LAPD sontéchangées entre un TRX particulier et le BSC.7.2 Messages de niveau 3Sur l’interface Abis, il est primordial de différencier les messageséchangés entre la station mobile et le BSC d’une part, et lesmessages échangés directement entre la BTS et le BSC d’autrepart.

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Tous les messages RR sont ainsi « portés » vers le BSC (ou versla station mobile) par des messages correspondant au protocoleRSL.Lors de remontés de mesures faites par la station mobile, les

différentes entités mises en jeu sont la MS, la BTS et le BSC.Le message RR Measurement Report transitant par la BTS esttransparent pour celle-ci car elle n’en fait aucune interprétation.Elle ajoute les mesures qu’elle a réalisées sur la liaison montantepuis construit le message RSL Measurement Result comportantl’ensemble des mesures: liaison montante et descendante, cedernier étant envoyé au BSC. On parle alors du processusd’encapsulation des mesures réalisées par le mobile envoyées auBSC.

Les deux figures ci-dessous illustrent respectivementl’interprétation faites par le logiciel de post-traitement Opti-BSSet l’analyseur de protocole K1205 :

Message « RSL Measurement Result » envoyé au BSC surl’interface Abis.

Cheminement des remontés de mesures observées sur le K1205.Chapitre 8 Interface A

L'interface A se situe entre le sous-système radio (BSS) et lesous-système réseau (NSS). A travers cette interface transitentde nombreux messages de signalisation. Cette signalisations'appuie sur les protocoles des couches MTP et SCCP du systèmede signalisation n°7 du CCITT, et aussi sur les protocoles BSSMAPet DTAP pour les couches les plus hautes qui sont propres à lanorme GSM.Par conséquent, le MSC n'est pas seulement relié aux différentsBSC par des circuits de parole mais également par des canaux

sémaphores directs : des Intervalles de Temps (Time Slot) sontdonc réservés à la signalisation.8.1 Le système de signalisation n°7 du CCITTCe système de signalisation par canal sémaphore normalisé par leCCITT permet de séparer la signalisation de la transmission enfaisant transiter la signalisation sur un canal spécifique. De cefait, on peut échanger des messages de signalisation sans

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établissement réel de circuit de communication.Les avantages de la signalisation sémaphore sont :• La possibilité de transférer de la signalisation pureindépendamment de l'établissement d'un circuit.

• La réduction des délais de transfert de la signalisation etdiminution du temps d'occupation inefficace des circuits.• La possibilité de transférer la signalisation à fort débit pendantune communication sans que l'utilisateur soit gêné.• La possibilité de réserver les circuits pour un appel seulementlorsque le correspondant demandé est réellement joignable.8.2 Le réseau sémaphore SS7Toutes les liaisons sémaphores forment un réseau pour letransfert de la signalisation. Ce réseau possède des

commutateurs de paquets et des équipements terminaux qui sontles centraux téléphoniques.Le réseau sémaphore permet à deux centraux de pouvoirs'échanger à tout moment des messages de signalisationindépendamment des circuits établis entre eux. Chaque centralest relié à un terminal sémaphore qui agit comme source demessages de signalisation pour permettre le dialogue avec lesautres centraux : cette fonction est appelée "Point Sémaphore"(PS). Le réseau sémaphore permet de faire communiquer les PS

entre eux grâce à des commutateurs de paquets appelés "Pointsde Transfert Sémaphores" (PTS).

Le réseau sémaphore.Le réseau français utilise deux modes de fonctionnement :• le mode associé : deux points sémaphores sont directementreliés par une liaison sémaphore, et la commande des circuitsentre ces points sémaphores se fait via cette liaison sémaphore.• le mode quasi-associé : deux points sémaphores ne sont pas

directement reliés par une liaison sémaphore, et les messagesSS7 concernant les circuits entre ces deux PS transitent via un ouplusieurs PTS prédéterminés.8.3 Architecture du SS7La structure en couches basses du SS7 est proche du modèleOSI. Par ailleurs, nous ne détaillerons que les quatre premièrescouches de protocoles (MTP1, MTP2, MTP3, SCCP) car ce sont les

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seules couches reprises par le système GSM à l'interface A.Le MTP (Message Transfert Part)Le MTP offre un service de transfert fiable des messages designalisation. Il est divisé en trois niveaux (MTP1, MTP2, MTP3)

proches des trois premières couches du modèle OSI :• MTP1 : couche physique• MTP2 : procédures d'acheminement des données sur uneliaison• MTP3 : routage et contrôleLe MTP1 définit les caractéristiques physiques, électriques etfonctionnelles d'une liaison physique (= liaison sémaphore dedonnées dans le vocabulaire SS7) et les moyens d'y accéder. Onutilise le plus souvent des conduits numériques à 64 kbit / s.

Le MTP2 définit les fonctions et les procédures de transfert desmessages de signalisation de façon à fournir un transfert fiableentre deux points. Ce niveau est comparable à la couche liaisonde données du modèle OSI. Les données échangées sont des"trames sémaphores". Le protocole utilisé contient un mécanismede contrôle du flux, de détection d'erreur et de correction parretransmission. Par conséquent, le MTP2 comporte un mécanismede surveillance du taux d'erreur sur la liaison sémaphore.Le MTP3 définit les fonctions et les procédures de transfert de

messages entre les nœuds du réseau sémaphore (PS ou PTS). Ilcomprend deux fonctions : orientation des messages designalisation et gestion du réseau sémaphore.- la fonction d'orientation réalise le routage des messages entrel'expéditeur et le destinataire à travers le réseau sémaphoreSS7.- la fonction de gestion sémaphore permet d'établir des actions etprocédures nécessaires pour assurer le service de signalisation etde réagir en cas de défaillance du réseau sémaphore afin que le

fonctionnement du SS7 se déroule toujours dans les conditionsnormales. Par exemple, des canaux sémaphores de secourspeuvent être utilisés pour détourner le trafic de signalisation.Pour détecter les défaillances, le MTP3 utilise les informations desurveillance provenant du niveau 2.Le SCCP (Signalling Connection Control Part)Le SCCP offre deux services supplémentaires par rapport au

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MTP :- l'échange de signalisation pure au niveau international : le SCCPpermet de réaliser l'interconnexion de réseaux et l'adressage ausein de plusieurs réseaux.

- le service orienté connexion : le SCCP permet d'offrir desservices avec connexion non présents dans le MTP.En effet, il offre quatre types de services (deux sont sansconnexion et les deux autres sont avec connexion) et le systèmeGSM exploite deux d'entre eux : le service sans connexion sansgarantie de séquencement (classe 0) et le service orientéconnexion sans contrôle de flux (classe 2). On retrouve ce dernierservice au niveau de l'interface A.Le service orienté connexion est réalisé grâce à trois types de

messages :- des messages d'établissement de connexion :"CONNECTION REQUEST", CR"CONNECTION CONFIRM", CC"CONNECTION REFUSED", CREF- des messages destinés à transférer les données :"DATA FORM 1", DT1- et ceux de fermeture de connexion :"RELEASED", RLSD

"RELEASE COMPLETE", RLC.

Il est intéressant de remarquer que certains messages dont"CONNECTION REQUEST" et "CONNECTION CONFIRM" peuventtransporter des données des couches supérieures.Dans ce qui suit, au niveau de l'interface A, le SCCP demandeuret le SCCP demandé sont soit le SCCP du BSC et le SCCP du MSC,soit l'inverse.Phase de connexion :

Un SCCP demandeur (du BSC ou du MSC) envoie un message"CR" au SCCP demandé (du MSC ou du BSC) pour lui demanderd'établir une connexion sémaphore. A la réception du message"CR", le SCCP demandé engage, s'il le peut, l'établissement de laconnexion sémaphore.Si l'établissement de la connexion a été bien exécuté, le SCCPdemandé informe le SCCP demandeur par le message "CC". Au

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contraire, si le SCCP demandé refuse d'établir la connexion, unmessage "CREF" est généré.Phase de transfert de données :Un message DT1 peut être envoyé par l'une ou l'autre des

extrémités d'une connexion sémaphore établie, et sert à fairepasser de façon transparente des données utilisateur entre deuxnœuds SCCP.Phase de déconnexion :Lorsque d'un SCCP veut libérer la connexion sémaphore, il envoieun message "RLSD" à l'autre SCCP. Après la réception de cemessage, un autre message "RLC" est généré dans l'autre senspour confirmer le bon déroulement de la procédure dedéconnexion.

8.4 Les couches hautes du réseau GSM à l’interface AAu dessus des couches MTP et SCCP, on trouve le BSSAP (BSSApplication Part). Cette couche est formée de deux sous-couches : la sous-couche BSSMAP et la sous-couche DTAP.Entre le BSC et le MSC transitent deux types de messages :- les messages interprétés par le BSC qui ont trait à la gestiondes ressources radio (sous-couche BSSMAP)- et les autres messages qui sont en fait échangés entre le mobile

et le MSC (sous-couche DTAP) : dans ce deuxième cas, le BSC joue le rôle de répéteur. Une "fonction de distribution" permetd'orienter les messages vers la couche BSSMAP ou DTAP.Le BSSMAP (BSS Management Application Part)Le protocole BSSMAP spécifie le dialogue pour les messagesvéritablement générés ou interprétés par le BSC. Ses messagespeuvent être classés en deux catégories : ceux qui concernent unBSC et ceux qui sont liés à un canal radio dédié particulier.Pour la première catégorie, les messages générés utilisent le

SCCP en mode non connecté (classe 0) et concernent :- la mise hors service de circuits de parole entre le BSC et leMSC- l'interrogation des ressources disponibles au BSC- la réinitialisation du MSC ou du BSC- l'appel en diffusion d'un mobile sur une zone de localisationdonnée

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- la suggestion faite au BSC de transférer si possible descommunications depuis une cellule désignée vers une listedonnée de cellules.Pour la seconde catégorie, les messages envoyés utilisent le

SCCP en mode connecté (classe 2) et concernent :- la remise au MSC du message initial du mobile émis sur canalradio dédié- l'allocation d'un canal radio TCH- l'exécution d'un handover- le passage en mode chiffré- la libération du canal radio dédiéLe DTAP (Direct transfert Application Part)Le protocole DTAP gère des échanges de messages entre le

mobile et le MSC passant par le BSC. Ce dernier réémet tous lesmessages reçus sans aucune interprétation. Le DTAP utilise leSCCP en mode connecté (classe 2).Un message DTAP appartient à l'une des classes suivantes :- RR (Radio Ressource management)- MM (Mobility Management)- CM (Call Management). Cette couche est découpée en troissous-couches : CC (Call Control), SMS (Short Message Service) etSS (Supplementary Services).

RR - Gestion des ressources radio :La couche RR permet l'établissement, le maintien et la libérationde canaux radio dédiés. Elle gère également le handover et lechiffrement. Cette couche est présente au niveau du mobile et duBSC. Toutefois, deux messages peuvent apparaître au MSC(transitant à l'interface A) :- le message "RR Handover Command" est transmis par le MSCdans le message "BSSMAP Handover Command" ou par le BSCcible dans le message "BSSMAP Handover Request

Acknowledge .- le message "RR Paging Response" émis par le mobile etencapsulé dans le message "BSSMAP Complete Layer 3Information" arrive jusqu'au MSC. Ce message est la réponse dumobile à l'appel du MSC (message "Paging").MM - Gestion de l'itinérance :La couche MM permet de remplir les fonctions suivantes :

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- la localisation de l'abonné- l'authentification- l'allocation de TMSI (identifiant temporaire de l'abonné mobile)- l'établissement d'une transaction CM d'origine MS

- la synchronisation pour les niveaux supérieurs- la surveillance de l'activité de l'infrastructure- le rétablissement de communicationLocalisation de l’abonnéLorsque le mobile est en veille, le réseau mémorise sonemplacement en termes de zone de localisation. Les procéduresengendrées sont :- mise à jour de localisation, périodique ou normale,- IMSI Attach, invoqué lors de l’activation de la station mobile,

- IMSI Detach signalant la mise hors tension du mobile ou leretrait de la carte SIM.L’échange relatif à la mise à jour de localisation (et IMSI Attach)est illustré sur la figure suivante. L’IMSI Detach se fait par l’envoidu message MM_IMSIDetachIndication.

Mise à jour de localisation.AuthentificationLe rôle de la procédure d’authentification est double :

- vérifier que l’identité fournie par le mobile est correcte,- transmettre au mobile la clé de chiffrement.Les messages impliqués sont :MM_AuthenticationRequest,MM_AuthenticationResponse,MM_AuthenticationReject.Allocation de TMSIL’intérêt d’une identité temporaire est de protéger l’abonnécontre l’identification et localisation par un intrus.

Le TMSI est une identité locale restreinte à une zone delocalisation.L’allocation de TMSI peut être accomplie par la procédure dédiéeà cet effet ou implicitement par d’autres procédures utilisant leTMSI (mise à jour de localisation, établissement d’appel).Le réseau lance la procédure en envoyant le messageMM_TMSIReallocation Command contenant le nouveau couple

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(LAI, TMSI). L’opération est acquittée par le messageMM_TMSIReallocationComplete.Etablissement d’une transactionL’établissement d’une transaction CM d’origine MS consiste en un

message précurseur MM_CMServiceRequest, envoyé par lemobile, et une séquence de signalisation orchestrée par le MSC.Ce dernier peut demander l’authentification de l’abonné et lepassage en mode chiffré. La réponse positive à la demande duMS est réalisée par l’envoi d’un MM_CMServiceAccept. Le MSCpeut refuser l’accès au service CM par l’intermédiaire duMM_CMServiceReject. Du fait que le messageMM_CMServiceRequest ne contient pas de référence de laconnexion CM à établir, puisque l’identifiant de transaction n’est

présent que dans les messages CM, le lancement d’une secondeprocédure d’établissement générique avant l’aboutissement de lapremière est interdit.Synchronisation pour les niveaux supérieursCette fonction veille à ce qu’il n’y ait pas de procédured’établissement de connexion CM entreprise pendant l’exécutiond’une procédure de mise à jour de localisation (avant l’arrivée duMM_LocationUpdatingAccept).Surveillance de l’activité de l’infrastructure

La couche MM vérifie continûment s’il y a une transaction CM encours sur les canaux dédiés établis. Dans le cas contraire, sil’infrastructure ne se manifeste pas avant un certain temps(timer), le mobile relâche les canaux et retourne en état veille.Rétablissement de communicationCette procédure est similaire au handover déclenché par le mobiledans d’autres systèmes de radiocommunications. Elle permet dereprendre la communication par suite d’une perte due parexemple à une tentative de handover trop lente.

CM - Gestion des communications :La couche CM est divisée en trois sous-couches :- CC (Call Control) : gestion d'établissement d'appel- SMS (Short Message Service) : gestion des messages courts- SS (Supplementary Services) : gestion des servicessupplémentairesLa gestion des communications (Communication Management) se

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chargent des fonctions suivantes :- gestion des attributs d'une communication- établissement du circuit entre demandeur et demandé- gestion des services à l'alternat (basculement parole/données)

- gestion des appels multiples (conférence, mise eninstance/attente de l'appel)- libération de l'appel- gestion des services supplémentaires- communication des messages courtsContrôle des appelsCC est la partie de la couche CM qui s’occupe du traitement deserreurs. Elle gère les procédures suivantes :- établissement d’appel

- signalisation durant l’état actif de la communication- libération d’appel.

Echange de messages lors de l’établissement d’un appel sortant /entrant

Libération de la communicationMessages courts (service SMS)Le service de messages courts point-à-point permet la

transmission de quelques dizaines de caractères entre une stationmobile GSM et une entité munie du protocole approprié. Letransfert se fait par l’intermédiaire d’un serveur, appelé ServiceCentre (SMS-SC). Tout PLMN est capable de réaliser le service demessages entrants (Mobile Terminating SMS). Par contre,certains MSC n’assurent pas la transmission de messagessortants (Mobile Originating SMS). Quant à l’abonné, ces servicesne lui sont disponibles que s’il dispose d’un appareil mobilesupportant les fonctionnalités associées (et qu’il en soit

souscripteur).Gestion des services supplémentairesLes services supplémentaires apportent une valeur ajoutée auservice téléphonique de base. Ils permettent aux abonnés uncertain niveau de contrôle sur l’établissement des appels (ex :renvoi d’appel, interdiction d’appel) ou bien une meilleure gestiondes communications (ex: indication de taxation, mise en

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instance/attente d’appel).Chapitre 9 Quelques références...Plusieurs références:• La bible du GSM: Réseaux GSM-DCS, aux éditions HERMES. Ce

livre est la référence en GSM. Il est très complet. On y trouvetout.• Un livre qui m'a été très utile: GSM Réseau et Services, auxéditions MASSON. Ce livre présente la norme européenne detransmission numérique: GSM. Il décrit les divers aspects decette technologie. Très clair.• Un autre: Les systèmes de télécoms mobiles, aux éditionsHERMES, qui couvrent les systèmes de deuxième et troisièmegénérations.

• Encore un autre: The GSM System for Mobile Communications,de Michel Mouly et Marie-Bernadette Pautet, qui est aussi unebible du GSM et une référence très complète.Petit cours sur les masques de sous réseau1 Introduction1.1 Objet de ce coursDans le monde des réseaux, on utilise souvent des termesinintelligibles pour le commun des mortels n'ayant pas uneformation informatique poussée. Les masques en font partie,

d'autant plus que leur compréhension et leur utilisation n'est pastoujours simple (au départ ;-) ) Le but de ce cours est deprésenter de façon la plus compréhensible possible ce que sontles masques, à quoi ils servent, comment bien les utiliser et sefamiliariser avec.Pour cela, nous traiterons aussi quelques sujets annexes qui nouspermettront de mieux comprendre l'utilité des masques, commeles réseaux logiques, quelques notions de routage, etc.1.2 Réutilisation de ce cours

Vous êtes libre d'utiliser de courts extraits de ce cours, dans lamesure où vousRNIS : réseau numérique à intégration de service.PABX : commutateur privé.Permet de donner certains privilèges à certains.IN permet de mettre en interface le réseau informatique et le réseautéléphonique.

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Les commutateurs : dispositif permettant l’interconnexion entre l’appelantet l’appelé à travers un réseau appelé sémaphore.Relie les différents points du réseau téléphonique commuté.Le CAA (commutateur à autonomie d’acheminement) permet de mettre en

relation des abonnés d’une même zone géographique c’est également luiqui gère les appels d’urgence en joignant le service local concerné . Il estaussi appelé commutateur à autonomie d’acheminement.Un appel régional passe par le commutateur local qui envoie un signal aucommutateur régional appelé centre de transit. Ce dernier sachant quel’appel ne lui est pas destiné le renvoie à un autre commutateur appelécentre de transit national qui renvoie l’appel u commutateur régionalconcerné. Et enfin si l’appel est destiné à l’extérieur du pays un des centresde transit international qui gère cela.Le réseau intelligent :

C’est le résultat de l’association commutateur et réseau informatique. Cedernier commandant le commutateur .Exemple le SI traduit les numérauxspéciaux en numéros classiques compréhensibles par le commutateur.Un serveur :Une configuration informatique gérée par un organisme public ou privépour donner accès à des banques de données sous certaines conditionsaux utilisateurs du réseau.La téléphonie mobile est rendue possible grâce au GSM (global system for mobile).

BTS (base tranceiver station) ou station de base.BSC (base station controler)

VLR (visitor Locator register) ou enregistreur de location.

MSC (mobile sevices switching center)

HLR (home location register)

LA (local Area) zone locale

WAP (wireless application protocol)

GPRS (general paquet radio service)UMTS (universal mobile telecommunication service)

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RNC (radio network controller)

SMS (short message service)

SM-SC (short message service center)

MMS (Multimedia message service)