Réseau GSM. Numérotation et identification. MCC (Mobile Country Code) : 3 digits (208 France). MNC (Mobile Network Code) : 2 digits (01 FT et 10 SFR).

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1 Mercredi 25 Octobre 2000 Réseau GSM Numérotation et identification Norme GSM Réseau : MCC, MNC MCC (Mobile Country Code) : 3 digits (208 France). MNC (Mobile Network Code) : 2 digits (01 FT et 10 SFR). Cellule : LAI, BSIC, CGI Mobile : II, TI, ISDN, RN 2 1

2 Zone de localisation Identification d une zone de localisation LAI 3 Identification d une BTS BSIC : Base Station Identify Code. 4 2

3 Identification d une cellule CGI : Cell Global Identification CI:2octets. 5 Identification de l abonné mobile II (International Mobile Subscriber Identity) L II est uniquement composé de chiffres de O à 9. MCC (Mobile Country Code) : 3 digits. MNC (Mobile Network Code) : 2 digits. IN (Mobile Subscriber Identification Number) max. 10 digits. 6 3

4 II, TI NI (National Mobile Subscriber Identity) : MNC + IN L II est connu uniquement à l intérieur du réseau GSM, cette identité doit rester secrète autant que possible (recours au TI). Le TI (Temporary Subscriber Identification Number ) est alloué temporairement par un VLR lors de la mise à jour de localisation ou lors de l inscription du mobile sur le réseau. Il est codé sur 4 octets. 7 ISDN ISDN (Mobile Station International ISDN Number) : Numéro de l abonné. Seul identifiant de l abonné mobile connu à l extérieur du réseau GSM. 8 4

5 RN RN (Mobile Station Roaming Number) : Numéro utilisé lors d un routage PSTN/ISDN/CSPDN/PSPDN. Sa fonction est de permettre l acheminement des appels par les commutateurs (C et GC). Public Switched Telephone Network Integrated Services Digital Network Circuit Switched Public Data Network Packet Switched Public Data Network 9 Exemple de mise en œuvre des différents numéros C/VLR HLR GC Poste appelant II (3) ISDN (2) ISDN (1) (1) ISDN est numéroté par l appelant. L appel est routé par le réseau fixe vers le C le plus proche qui agit en GC. (2) Le GC interroge le HLR pour connaître le C vers lequel l appel doit être routé. (3) Le HLR traduit le ISDN en II et interroge le VLR du mobile en utilisant l II. 10 5

6 Exemple de mise en œuvre des différents numéros (4) Le VLR du mobile attribue un RN au mobile et transmet ce numéro au HLR. (5) Le HLR en recevant le RN le transmet au GC. (6) Le GC établit l appel (IAM) vers le C courant du mobile comme un appel téléphonique normal vers un abonné dont le numéro C/VLR HLR GC Poste appelant est le RN. II (4) RN (3) (5) RN ISDN RN (2) (6) ISDN (1) 11 Exemple de mise en œuvre des différents numéros C/VLR HLR GC Poste appelant TI ou II II (4) RN (7) (3) (5) RN ISDN RN (7) Le C va enfin appeler le mobile en utilisant l identité temporaire, TI qui a été attribuée au mobile lors de la mise à jour de localisation ou lors de l inscription du mobile. (2) (6) ISDN (1) 12 6

7 Recherche du mobile (pagging) (8)LeVLRadonnélazonedelocalisationLAIdu mobile. (9) Le réseau envoi alors dans toutes les cellules de cette zone un message de pagging contenant l IIouleTIdurecherché. (10) Le mobile voyant sont numéro II ou TI répond au réseau quand l utilisateur décroche Les couches réseau Um Les différentes couches de l interface radio Um. Couche 3 : GSM

8 Procédures de la couche RR Idle mode (section 3.2) System information broadcasting (section ) Paging procedure (section ) Radio resources connection establishment (section 3.3) Immediate assignment procedure (section 3.3.1) Paging procedure (section 3.3.2) Radio resources connection transfer phase (section 3.4) Measurement report procedure (section ) Intracell change of channels (section 3.4.3) Intercell change of channels (section 3.4.4) Frequency redefinition procedure (section 3.4.5) Channel mode change procedure (section 3.4.6) Ciphering mode setting procedure (section 3.4.7) Additional channel assignment procedure (section 3.4.8) Radio resources connection release (section 3.5) 15 Procédures de la couche MM Mobility management common procedures (section 4.3) TI reallocation procedure (section 4.3.1) Authentication procedure (section 4.3.2) Identification procedure (section 4.3.3) II detach procedure (section 4.3.4) Abort procedure (section 4.3.5) Mobility management specific procedures (section 4.4) Location updating procedure (section 4.4.1) Periodic updating (section 4.4.2) II attach procedure (section 4.4.3) Generic location updating procedure (section 4.4.4) Connection management sublayer service provision (section 4.5) Mobility management connection establishment (section 4.5.1) Mobility management connection information transfer phase (section 4.5.2) Mobility management connection release (section 4.5.3) 16 8

9 Procédures de la couche CC Mobile originating call establishment (section 5.2.1) Mobile terminating call establishment (section 5.2.2) Signalling procedures during the active state (section 5.3) User notification procedure (section 5.3.1) Call rearrangements (section 5.3.2) DTMF protocol control procedure (section 5.3.3) In-call modification (section 5.3.4) Call clearing (section 5.4) Miscellaneous procedures (section 5.5) In-band tones and announcements (section 5.5.1) Status enquiry procedure (section 5.5.3) Call re-establishment procedure (section 5.5.4) 17 Procédure générale PAGING REQUEST IMMEDIATE ASSIGNMENT RR connection establishment SERVICE REQUEST AUTHENTICATION CIPHERING TRANSACTION PHASE CHANNEL RELEASE RR connection release 18 9

10 Le mode veille Sélection de la cellule serveuse. Re-sélection de la cellule serveuse. Ecoute des canaux BCCH et PCH. Lecture de la liste des cellules voisines. Recherche du mobile (pagging). Mesures du signal reçu (RxLev, RxQual). Calcul des critères C1 et C2. 19 Recherche d un mobile (PAGING REQUEST) RESEAU PAGING REQUEST (RR) IMMEDIATE ASSIGNMENT PAGING RESPONSE (RR) 20 10

11 L accès au réseau (IMMEDIATE ASSIGNMENT) RESEAU CHANNEL REQUEST (RR) IMMEDIATE ASSIGNEMENT (RR) 21 Appel sortant CHANNEL REQUEST (RR) IMMEDIATE ASSIGNEMENT (RR) RESEAU AUTHENTICATION REQUEST (MM) AUTHENTICATION RESPONSE (MM) CIPHERING MODE COMMAND (RR) CIPHERING MODE COMPLETE (RR) Etablissement de l appel (CC) CHANNEL RELEASE (RR) 22 11

12 Appel entrant RESEAU PAGING REQUEST (RR) CHANNEL REQUEST (RR) IMMEDIATE ASSIGNEMENT (RR) PAGING RESPONSE (RR) AUTHENTICATION REQUEST (MM) AUTHENTICATION RESPONSE (MM) CIPHERING MODE COMMAND (RR) CIPHERING MODE COMPLETE (RR) Etablissement de l appel (CC) CHANNEL RELEASE (RR) 23 Etablissement de l appel (sortant) C SETUP / EMERGENCY SETUP (CC) CALL PROCEEDING (CC) IAM Initial Address Message (SS7) ALERTING (CC) CONNECT (CC) CONNECT ACKNOWLEDGE (CC) ACM Address Complete Message (SS7) ANS ANswer Signal (SS7) 24 12

13 Etablissement de l appel (entrant) C SETUP (CC) IAM Initial Address Message (SS7) CALL CONFIRMED (CC) ALERTING (CC) CONNECT (CC) CONNECT ACKNOWLEDGE (CC) ACM Address Complete Message (SS7) ANS ANswer Signal (SS7) 25 Réactualisation de la localisation Changement de LAI ou de réseau (Roaming) CKSN, LAI, TI LOCATION UPDATING REQUEST (MM) RESEAU LOCATION UPDATING ACCEPT / REJECT (MM) TI, LAI / Reject cause 26 13

14 Handovers Changement de cellule serveuse Intracellulaire (changement de time slot) Intercellulaire (changement de cellule sur le même BSC) Intra C (changement de cellule sur un BSC différent mais dans le même C) Inter C (changement de cellule sur un C différent) Inter réseau (changement de réseau, pour la troisième génération cellulaire) 27 Exemple d établissement d appel Capturedetramesdeniveau3 Format d un message (cf. GSM ) Transaction identifier Protocol discriminator or Skip indicator (4 bits) (4 bits) Message type (cf. 10.4) 0x03 Call Control / Call related SS messages 0x05 Mobility Management messages 0x06 Radio Resource management messages (8 bits) Suite 28 14

15 BCCH report (RR) Bcch_Report 18: b 32 5a 02 f c bd Bcch_Report 12: c 02 f bd RR Type 0x1b (System information type 3) : CI, LAI RR Type 0x1c (System information type 4) : LAI 29 Page_Report (RR) Page_Report 5: Page_Report 5: Page_Report 9: f4 a L3_Uplink 13: f4 a RR Type 0x21 (PAGING REQUEST TYPE 1) RR Type 0x27 (PAGING RESPONSE) 30 15

16 Authentification (MM) L3_Downlink L3_Uplink 19: b8 8f 3e a d2 3f 40 4a a2 69 ee 9f d1 2d 6: b 3e d5 7b L3_Downlink 3: L3_Uplink 2: MM Type 0x12 (AUTHENTICATION REQUEST) CKSN, RAND MM Type 0x14 (AUTHENTICATION RESPONSE) SRES RR Type 0x35 (CIPHERING MODE COMMAND) RR Type 0x32 (CIPHERING MODE COMPLETE) 31 Setup (CC) L3_Downlink 15: a0 5c f6 L3_Uplink 2: L3_Downlink 8: 06 2e 0c L3_Uplink 3: CC Type 0x05 (SETUP) : numéro appelant ( ) CC Type 0x08 (CALL CONFIRMED) RR Type 0x2e (ASSIGNMENT COMMAND) RR Type 0x29 (ASSIGNMENT COMPLETE) 32 16

17 Disconnect (CC) L3_Uplink 2: L3_Downlink 5: ea 90 L3_Uplink 2: 83 2d L3_Downlink 6: 03 2a ea 90 L3_Downlink 3: 06 0d 00 CC Type 0x01 (ALERTING) CC Type 0x25 (DISCONNECT) CC Type 0x2d (RELEASE) CC Type 0x2a (RELEASE COMPLETE) RR Type 0x0d (CHANNEL RELEASE) 33 Résumé PAGING REQUEST (RR) RESEAU RESEAU ASSIGNMENT COMMAND (RR) PAGING RESPONSE (RR) ASSIGNMENT COMPLETE (RR) AUTHENTICATION REQUEST (MM) ALERTING (CC) AUTHENTICATION RESPONSE (MM) CIPHERING MODE COMMAND (RR) CIPHERING MODE COMPLETE (RR) SETUP (CC) CALL CONFIRMED (CC) DISCONNECT (CC) RELEASE (CC) RELEASE COMPLETE (CC) CHANNEL RELEASE (RR) 34 17

18 La sécurité En matière de sécurité, trois notions sont importantes : L authentification La confidentialité L intégrité Trois algorithmes A3, A5 et A8 35 L authentification + SIM AuC Ki (128 bits) RAND (128 bits) II A3 Ki A3 SRES (32 bits) Comparaison 36 18

19 Le chiffrement + SIM Ki (128 bits) A8 RAND (128 bits) COUNT (22 bits) Kc (64 bits) A5 Données (114 bits) BLOCK1 (114 bits) Données chiffrées (114 bits) 37 Répartition des paramètres sur le réseau Le contient les algorithmes A3, A5 et A8, et la clé Ki. Il sauvegarde les valeurs de Kc, CKSN,TI et LAI. Le C/BSS conserve l algorithme A5. L AuC contient les algorithmes A3, A8 et les enregistrements de II, Ki. La base VLR conserve enregistrements de II, TI, LAI, CKSN, Kc, RAND et SRES. La base HLR peut contenir un certain nombre des enregistrements du VLR

20 Handover inter C (1) (3) Handover required C (4) Handover request BSC 0 request ACK BSC 1 (2) Rapport de mesure (5) Handover BTS 0 BTS 1 (1) Rapport de mesure 39 Handover inter C (2) C (11) Handover detect BSC 0 BSC 1 (6) Handover command (10) Handover detection BTS 0 BTS 1 (7) Handover command (8) Handover access (9) Physical infos 40 20

21 Handover inter C (3) (16) RF channel release (14) Clear command C (15) Clear complete BSC 0 BSC 1 (17) RF channel release ACK (13) Handover complete BTS 0 BTS 1 (12) Handover complete 41 Références [1] BDT, MANUEL SUR LE DÉVELOPPEMENT DES COMMUNICATIONS MOBILES, ITU 1997 [2] Sami Tabbane, Réseaux mobiles, HERMES 1997, ISBN X [3] Vijay K. Garg, IS-95 CDMA and cdma2000, Prentice Hall 2000, ISBN [4] Roger L. Freeman, Radio System Design for telecommunications, Wiley-Interscience 1997, ISBN

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