Architecture du réseau GSM

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1 Architecture du réseau GSM Partie -1 Global System for Mobile Communications Pr. O.CHAKKOR Génie des Systèmes de Télécommunications et Réseaux 1

2 Plan du cours 1. Architecture du GSM BTS. NSS, MSC, HLR, VLR, AUC, EIR, OMC Concept cellulaire Liaison MW, louées BSC et XCDR Spectre, Fréquences / Canaux / Bandes Interface radio Multiplexage temporel et fréquentiel TDMA, FDMA Réutilisation des fréquences et interférences 2. Les Interfaces du GSM 3. Sécurité Réseau GSM: authentification et confidentialité 4. Les Canaux et Trames du réseau GSM 2

3 Architecture du réseau 3

4 Architecture du réseau BSS, Base Station Subsystem Gérer l accès au réseau via l interface air Base Station Subsystem Network SubSystem BTS: Base Transceiver Station MSC (contrôleur) MS: Mobile Station BSC: Base Station Controller 4

5 5

6 Station Mobile, MS 6

7 BTS, station de base BTS (Base Transceiver Station): station de base d émission et de réception. Assure couverture radio d une cellule (rayon de 200m à ~30 km) Porteuse(s) radio, 8 canaux plein débit par porteuse. Prend en charge: modulation/démodulation, correction des erreurs, cryptage des communications, mesure qualité et puissance de réception 7

8 1 BTS, la station de base secteurs = minimum 3 antennes et 3 TRX (ensemble émetteurs récepteurs à 1 fréquence porteuse) = minimum 1 TRX / secteur (secteur = cellule) 8

9 BTS, la station de base 9

10 Liaisons MW / LL MS BTS BTS BSC MSC Direct BTS BTS BTS 10

11 Liaisons hertziennes 15 GHz 23 GHz 38 GHz 58 GHz 30 km 10 km 2 km 500 m 11

12 Liaisons par lignes louées Utilisation d une ligne de cuivre HDSL. Débit de 2 Mbit/s. Qualité indépendante de la météo. 12

13 BSC, contrôleur de station de base BSC (Base Station Controller) pilote un ensemble de station de base. C est un carrefour de communication: * concentrateur de BTS * aiguillage vers BTS destinataire Gestion des ressources radio: affectation des fréquences, contrôle de puissance Gestion des appels: établissement, supervision, libération des communications, etc. Gestion des Handover (HO, transferts intercellulaires ) Interfaçage entre BTS et MSC Mission d exploitation. 13

14 XCDR: Transoceur 1/3 Le transcodeur (XCDR): Equipement de traitement numérique de signal pour le codage/décodage de la voix selon la norme GSM. Fonctions: Le transcodeur de la voix est l interface entre les canaux 64 kbit/s PCM dans le réseau fixe et les canaux 13 kbit/s vocoder (22.8 kbit/s après codage du canal) utilisé dans l interface aire. pour minimiser la quantité d information transporté via l interface (bande passante). 14

15 15

16 XCDR: Transcodeur 16

17 XCDR: Transcodeur 2/3 Le transcodeur peut multiplexer 4 canaux de trafic en un seul canal 64 Kbit/s (TS: time slot). Une liaison E1/T1 peut supporter 4 fois le nombre des canaux. Ceci nous permet de réduire le nombre des liens E1/T1. MSC BSS XCDR 30 x 64 Kb/s 120 x 16 Kb/s N.B : 1 E1/T1 = 32 TS (2 pour signalisation et maintenance) 17

18 XCDR: Transcodeur 3/3 18

19 19

20 NSS, Network SubSystem Sous système radio BSC BSC Sous système réseau MSC: Mobile Switching Center VLR: Visitor Location Register HLR: Home Location Register AUC: Authentification Center Réseau téléphonique Commuté (RTC) MSC distant VLR EIR: Equipment Id. Register 20

21 MSC: Mobile Switching Center MSC (Mobile Switching Center) commutateur numérique en mode circuit -Oriente les signaux vers les BSC. -Établi la communication en s appuyant sur les BD. Assure l interconnexion avec les réseaux téléphoniques fixes (RTC, RNIS), les réseaux de données ou les autres PLMN Assure la cohésion des BD du réseau (HLR, VLR) Participe à la gestion de la mobilité Gère l'établissement des communications entre un mobile et un autre MSC, la transmission des messages courts SMS et l'exécution du handover. 21

22 HLR: Home Location Register HLR : Base de données contenant les informations relatives aux abonnés: 1. Données statiques: IMSI (International Mobile Subscriber Identity) Identité invariante de l'abonné, no d appel, type abonnement 2. Données dynamiques: localisation, état du terminal Le HLR sert de référence pour tout le réseau. Dialogue permanent entre le HLR et les VLR. Mémorise le VLR où l abonnée est connecté (même à l étranger) 22

23 VLR: Visitor Location Register 1/2 VLR : Base de données locale des visiteurs - En général, un VLR par MSC Caractéristiques des mobiles itinérants dans sa zone de service: Contient les informations relatives aux abonnés présents dans la Location Area Code(LAC) associée - Même info que dans HLR + identité temporaire (TMSI) + localisation. 23

24 VLR: Visitor Location Register 2/2 Mis à jour du VLR à chaque changement de cellule d un abonné. Données mémorisées par le VLR sont similaires aux données du HLR, mais concernent seulement les abonnés mobiles présents dans la zone considérée. 24

25 AUC: AUthentification Center AUC (AUthentification Center) contrôle l identité des abonnés et assure les fonctions de cryptage. Authentification de l abonné: - Subscriber Identity Module (carte SIM) contient plusieurs clés secrètes. Cryptage des données au niveau du terminal 25

26 EIR: Equipment Identity Register EIR (Equipment Identity Register) empêche l accès au réseau aux terminaux non autorisés (terminaux volés, base de données des terminaux (liste noire ou blanche)) A chaque terminal correspond un numéro d identification: le IMEI (International Mobile Equipment Identity) A chaque appel, le MSC contacte le EIR et vérifie la validité du IMEI 26

27 27

28 Services Intelligents (prépayé, services personnalisés, sécurité,...) Possibilité d'avoir des services fournis par des providers externes (c) Olivier Guyot, Nokia 28

29 L OMC: Operating and Maintenance Center 1. Gère les MSC et BSC (X25-signaleurs OML) Mise à jour. Consultation. Gestion Maintenance. 29

30 Taille des Infrastructures Un opérateur : ± 50 MSC 1 MSC contrôle ± 20 BSC 1 BSC contrôle ±40 BTS 30

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