3G: UMTS. Antony JANY Raphaël TRONC. Module EAR RICM5 Polytech Grenoble

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1 1 3G: UMTS Antony JANY Raphaël TRONC Module EAR RICM5 Polytech Grenoble

2 2 Sommaire Historique de la téléphonie mobile Architecture générale de l UMTS Gestion de la mobilité Protocoles

3 3 Historique de la téléphonie mobile Réseau 2G : GSM Un créneau temporel pour la transmission de données par utilisateur: 9.6 kbit/sec HSCSD (High Speed Circuit Switched) Plusieurs créneaux simultanées par utilisateur : 28.8 kbit/sec à 43.2 kbit/sec Réseau 2.5 G : GPRS (General Packet Radio Service Technologie IP Découpage des données par paquets et envoi lors d un créneau de temps inoccupé

4 4 Historique de la téléphonie mobile Réseau 2.75 G : EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) Impulsion = 3 bits Théorique 171 kbit/sec, Pratique 60 kbit/sec Technologie GSM HSCSD GPRS EDGE Débit 9.6 kb/sec 57.6 kb/sec 115 kb/sec 384 kb/sec

5 5 Histoire de la téléphonie mobile Débits réduits Pas d applications multimédias Systèmes incompatible: Japon: PHS,PDC USA: AMPS Asie: IS-95

6 6 Histoire de la téléphonie mobile Réseau 3G : UMTS (Universal Mobile Télécommunications System) Plage de fréquences 1900MHz MHz Vitesse théorique jusqu à: 144 Kbits/s mobile, 384 Kbits/s piétonne, 2 Mbits/s stationnaire

7 7

8 8 Architecture générale du UMTS Réseau d accès UTRAN Réseau Cœur UTRAN : UMTS Terrestrial Radio Access Network Chiffrement des données Géolocalisation Synchronisation

9 9 Architecture générale du UMTS Node B Node B RNC NodeB: Codage /décodage Correction d erreur RNC: HandOver (S-RNC) Routage NodeB / cœur UMTS Allocation des ressources Node B RNC UTRAN Node B

10 10 Architecture générale du UMTS RNC GMSC VLR MSC AUC HLR EIR Réseau d accès GGSN SGSN GMSC: Passerelle RTCP / UMTS (GSM) VLR: BD enregistrant les abonnés LA MSC: Commutateur de réseau AUC : Authentification Chiffrement communication HLR : BD contenant les abonnées /opérateur EIR : Blacklist des IMEI GGSN : Passerelle vers Internet SGSN : Enregistre les usages dans une RA

11 11

12 12 Gestion de la mobilité Prix d une licence 3G : Partage d infrastructure (PLMN) Inscription d un mobile Choix d une cellule Tentative d inscription (PLMN) Via le SGSN et BD PTMSI (Packet Temporary Station Identity TMSI (Temporary Mobile Station Identity

13 13 Gestion de la mobilité Mobile RNS SGSN HLR Attach Request (IMSI) ACK ACK(Vector) Update(IMSI) Subcriber(data) Attach Accept (P-TMSI) Attach Complete

14 14 Gestion de la mobilité Mode non connecté Prévient lors du changement de zone Nouveau VLR interroge l ancien VLR IMSI + Vecteur d authentification Nouveau HLR interroge l ancien HLR Informations des services souscrits Nouveau TMSI alloué Prévient de sa présence ponctuellement Mode connecté Soft HandOver Softer HandOver

15 15 Gestion de la mobilité Softer handover :

16 16 Gestion de la mobilité Soft handover : RNC RNC

17 17

18 18 Problèmes de la 3G Mobilité des terminaux Changement de BS : déconnection temporaire Transmission sans fil BER jusqu à 10-2 Echo Bande passante variable 2 Mbps

19 19 Modèle OSI PDCP Compression / Décompression RLC Segmentation / Réassemblage Correction d erreur & réémission Détection de doublons Réordonnancement MAC Multiplexage / Démultiplexage W-CDMA Codage / Décodage Modulation / Démodulation

20 20 RLC (Radio Link Control ) Retransmission -> BER 10-8 pour TCP Fragmentation / défragmentation Correction d erreur Détection de doublons Negative ACK = ARQ Timeout plus important

21 21 3G 324M Visioconférence IP rejeté Basé sur H.324 (RTC) Beaucoup d erreurs de transmission Adaptation des codecs

22 22 Garanties Temps d'établissement < 4s Latence < 300ms (150ms en moyenne) Décalage son/image < 50ms

23 Application 23 W-CDMA Composants Système video MPEG-4, H. 263, H. 261 Système audio 3GPP-AMR, G Système de données LAPM, V.14 MAC : Multiplex Démultiple x H.223 Système de contrôle H.245 CCSRL NSRP

24 24 TCP/IP : Modifications aux extrémités Tailles des fenêtres d émission/réception Messages de congestion Estimation de la bande passante Pas de slow start : fenêtre initialement grande Découverte du MTU

25 25 TCP/IP : Plus de point à point On passe par des relais Isolation de la connexion sans fil Large buffer dans le relais Délais ajouté Passage à l échelle Problèmes applicatifs

26 26 Conclusion 3G : un débit assez faible Améliorations : 3.5G ou 3G+ 4G en Gbps au Japon

27 27 Bibliographie Réseau 3G Pierre Lescuyer 3 ème Edition ISBN: Le réseau GSM Jochim Tisal 4 ème Edition ISBN: Téléphonie mobile : GPRS and UMTS : UMTS.pdf Jlanglois sur GSM : Wikipedia : UMTS et le haut débit mobile :

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