Module RES 303 Les réseaux mobiles : de GSM à l'umts. Xavier Lagrange

Transcription

1 Xavier Lagrange Enseignant-chercheur, département RSM Tél : xavier.lagrange@telecom-bretagne.eu Module RES 303 Les réseaux mobiles : de GSM à l'umts UV 1 MAJ RES Supports de cours, d'exercices et de TP Année , semestre d'automne Responsable module : Xavier Lagrange et Lout Nuaymi

2 Table des matières Fiche du module Cours 1 : Signalisation sémaphore Cours 2-3 : Architecture et procédures dans le sous-réseau xe à commutation de circuits de GSM Cours 4-6 : L interface radio de GSM Cours 7 : Principes généraux de GPRS Cours 8 : Principes de L'UMTS et de ses évolutions TD1 et 2 : Concept cellulaire et interface radio GSM / Procédures GSM TD3 et 4 : Bureau d'étude sur la portabilité du numéro : Documents de l'arcep, annexes au bureau d'étude : Extrait Rec GSM 03.66, annexe au bureau d'étude TP 1 : Analyse de traces GSM avec GSM-Show : Documentation GSM-Show Glossaire

3 2012/2013 RES 303A : Les réseaux mobiles : de GSM à l'umts Responsable: Loutfi NUAYMI Dernière mise à jour le: 27/08/12 Présentation Plusieurs générations de technologies de réseaux mobiles co-existent actuellement : 2G avec GSM comme système le plus répandu, 3G avec l'umts et 3,9G/4G avec LTE. Bien que les débits offerts sont plus importants et les systèmes plus sophistiqués avec les générations récentes, beaucoup de concepts fondamentaux ont été définis dans le GSM et ont été conservés ensuite. Après un rappel de la signalisation sémaphore, le module présente les fonctions communes aux réseaux mobiles : gestion de la mobilité, sécurité, traitement d'appel. Le module se poursuit par une présentation du réseau d'accès de GSM en tant qu'application de la théorie générale du concept cellulaire. L'étude de l'interface radio de GSM, faite dans le cadre de ce module permet d'avoir une première une vision globale d'un réseau mobile. Les évolutions majeures de GSM sont introduites : GPRS, EDGE, UMTS. Des travaux dirigés illustrent les principes généraux d'un réseau cellulaire ainsi que ceux de l'interface radio GSM L'objectif du cours est de fournir une première introduction globale aux réseaux mobiles avec comme première illustration le réseau GSM ainsi que ses évolutions. Pré-requis RES 301 Volume horaire: 21 Heures. Contenu détaillé La signalisation sémaphore Procédures dans le réseau fixe GSM/UMTS Rappels sur le concept cellulaire et l'architecture des réseaux cellulaires Principes de l'interface radio GSM Principes généraux de GPRS Principes de l'umts et de ses évolutions TD Concept cellulaire TD Procédures d'appel dans GSM TD Portabilité du numéro TP d'analyse de procédures GSM à l'aide du logiciel GSM-Show Organisation: Mode d'évaluation L'évaluation se fera sur la base du TP GSM Show du module Activités programmées C1 C2 C3 C4 TD1 TD2 C5 1h30 1h30 1h30 1h30 1h30 1h30 1h30 X.Lagrange Principes Généraux de la signalisation sémaphore SS7 X.Lagrange Procédures dans le réseau fixe GSM - A X.Lagrange Procédures dans le réseau fixe GSM - B X.Lagrange Rappels sur le concept cellulaire et l'architecture des réseaux cellulaires X.Lagrange TD Application du concept cellulaire dans les réseaux mobiles X.Lagrange TD procédures d'appel dans GSM X.Lagrange Principes de l'interface radio GSM - A 3

4 C6 TD3-4 TP1 C7 C8 1h30 3h 3h 1h30 1h30 X.Lagrange Principes de l'interface radio GSM - B X.Lagrange BE sur la portabilité du numéro X.Lagrange Analyse de procédures GSM à l'aide du logiciel GSM-Show X.Lagrange Principes généraux de GPRS X.Lagrange Principes de l'umts et de ses évolutions Supports pédagogiques - Copie des transparents - Cours filmés (sur moodle) - Simulateurs de protocoles VALPO disponible sur Lectures recommandées - X. Lagrange, P. Godlewski, S. Tabbane, Réseaux GSM, des principes à la norme, 5ème édition, Hermès P. Lescuyer, UMTS : Les origines, l'architecture, la norme. Dunod, K. Al Agha, G. Pujolle, G. Vivier, Réseaux de mobiles et réseaux sans fil, Editions Eyrolle. - Rogier Noldus, CAMEL: Intelligent Networks for the GSM, GPRS and UMTS Network, ISBN: , Wiley, February 2006 Observations Des lectures supplémentaires sont proposées sur le site Moodle du Module 4

5 RES 303 Les réseaux mobiles: de gsm à l'umts Cours 1. Signalisation sémaphore Xavier Lagrange dép. RSM 09/2012 TELECOM Bretagne Sommaire 1. Rappels sur le réseau téléphonique Caractéristiques de la signalisation voie par voie Principes généraux de la signalisation sémaphore Architecture en couches du SS Les sous-systèmes utilisateurs Signalisation non associée circuit Synthèse Références

6 1. Rappels sur le réseau téléphonique traditionnel Le réseau téléphonique est un réseau à commutation de circuits Commutateur à Autonomie d Acheminement (CAA) = Local Exchange L ensemble des circuits entre 2 commutateurs multiplexés sur le même support s appelle un faisceau. Circuits Circuits Faisceau X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore Numérotation téléphonique Adressage E.164 défini dans la recommandation E.164 de l Union International des Télécommunications chaque abonné est repéré par son adresse E.164 (numéro d annuaire) numéro de pays numéro de téléphone dans le pays Historiquement, les numéros de téléphone sont attachés à un central particulier à : central Bobillot à Paris 13 ème => le numéro E.164 permet en général de déterminer la localisation du demandé X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

7 2. Caractéristiques de la signalisation voie par voie URA RESEAU DE CONNEXION RESEAU DE CONNEXION URA Unité de commande Unité de commande Signalisation voie par voie (in-band signalling) : la signalisation d appel se fait sur la même voie que la communication La signalisation concerne nécessairement le circuit sur lequel elle est échangé (e.g. raccroché) Vérification du circuit inhérente à l'échange de signalisation Nécessité d'établissement du circuit Anciens types de signalisation : inversion de polarité sur la ligne, échanges de tonalités (MF Socotel, ) X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore Principes généraux de la signalisation sémaphore 3.1. Définition URA 3 URA Unité de commande sur 3 canal sémaphore PS PS Unité de commande Signalisation sémaphore (common channel signalling) : voie dédiée qui achemine la signalisation se rapportant à un ensemble de circuits La voie qui achemine la signalisation s appelle un canal sémaphore Le canal sémaphore peut être multiplexé avec les circuits sur le même support physique - PS : Point sémaphore (SP, Signalling Point) = source et puits de signalisation X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

8 Avantages et inconvénients de la signalisation sémaphore Mise à profit des techniques numériques (rapidité, fiabilité...) Complexité - nécessité d'identifier les circuits - CIC, code d identification de circuit (circuit identification code) Grande sensibilité aux pannes => mécanismes de défenses Le réseau téléphonique français utilise à 100% la signalisation sémaphore En signalisation sémaphore, 2 types de signalisation signalisation associée circuit prolongement naturel de la signalisation voie par voie (e.g. établissement de communications téléphoniques) signalisation non associée circuit échange de signalisation pur (e.g. dialogue entre bases de données) X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore La signalisation SS7 SS7 : signalisation sémaphore n 7 = signalling syst em n 7 Beaucoup de variantes dans la dénomination CCS7 : Common channel signalling number 7 CCITT n 7, ITU n 7 Code 7, N7, Définie dans les recommandations ITU-T Q700 à Q795 Objectifs fournir un système universel international de signalisation par canal sémaphore - optimisé pour des liaisons numériques à 64 kbit/s - évolutifs face aux besoins dus aux nouveaux services - assurant des moyens fiables de transfert de l'information (pas de perte, ni duplication, ni déséquencement) X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

9 3.3. Réseau SS7 Réseau à commutation par paquets spécialisé dans la transmission de signalisation PS : Point sémaphore = point terminal du réseau SP : Signalling Point PTS : Point de Transfert Sémaphore = commutateur de messages de signalisation STP : Signalling Transfer Point Un PS peut également avoir une fonction PTS Chaque opérateur (fixe, mobile, ) constitue son propre réseau sémaphore Réseau fonctionnellement séparé du plan de transmission MAIS ré-utilisation des mêmes capacités de transmission implantation des commutateurs sur mêmes sites X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore Exemple de réseau sémaphore national (France Télécom) PS PS PS PS PTS PTS PS PTS PTS PS PS Accessibilité totale : tout PS peut atteindre n importe quel autre PS par l intermédiaire de 2 PTS au plus (en l absence de panne) X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

10 4. Architecture en couches du SS Présentation MTP : Message Transfer Part = équivalent des 3 couches basses de l OSI User Part = Sous-système utilisateur (signalisation associée circuit) L7 L3 L2 L1 OSI M T P User Part Niveau 3 Niveau 2 Niveau 1 Niveau 3 N 2 N 2 N 1 N 1 User Part Niveau 3 Niveau 2 Niveau 1 PS PTS PS X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore MTP niveau 1 Terminal sémaphore Autres voies Bloc de commutation numérique Liaison de transmission multiplexée Réutilisation possible des liaisons de transmissions écoulant les communications Débit classique : 64 kbit/s Implantation classique sur MIC En France, on utilise assez souvent l IT 1 d une voie MIC comme canal sémaphore Recommandation : ITU Q.702 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

11 4.3. MTP niveau 2 Service rendu Transfert fiable des messages de signalisation entre équipements reliés par un canal sémaphore (mise en œuvre d un protocole de liaison de données) Surveillance du taux d erreur sur la liaison Caractéristique du protocole de liaison de données Avec détection et reprise sur erreur (ARQ, Automatic repeat ReQuest) A fenêtre d anticipation (de type Go-back-N) Avec contrôle de flux Principes généraux semblables à HDLC avec en plus la retransmission cyclique préventive Défini dans recommandation Q.703 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore Format général de la trame Dernier transmis Fanion Redondance de contrôle Information ( 272 octets) SIO spa re LI Numéros de trame Premier transmis Fanion bits 2 b 6 bits 16 bits Délimitation par un fanion (flag) de début et de fin Même mécanisme de transparence que dans HDLC (ajout d un bit 0 après 5 bits 1) Même principe de numérotation des trames que pour HDLC Indication du type de trame par le champ LI (Length Indicator) LI=0, trame de remplissage LI=1 ou 2, Trame d état du canal pour l initialisation (mécanisme d alignement) LI >2 et LI<63, trame de données, LI «peut» indiquer la vraie longueur! Limitation des trames à 272 octets d information SIO (Service Information Octet) : type de données transportés (indique les protocoles de niveaux supérieurs utilisés) X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

12 4.4. MTP 3 Caractéristiques chaque PS a une adresse sur 14 bits appelée code de point sémaphore le code de point sémaphore est attribué librement par chaque opérateur dans son réseau sémaphore chaque message MTP 3 contient le code de point sémaphore destinataire et le code de point sémaphore origine tables de routage en «dur», garantie de séquencement hors cas de panne X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore Exemple d affectation de codes de point sémaphore 4224 PS 33 PS 22 PS 1 PS PTS PTS 476 PS PTS PS 240 PTS PS 47 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

13 Format des messages de niveau 3 Information SLS OPC DPC SIO 4 bits 14 bits 14 bits Mis dans MTP2 DPC (Destination Point Code) = code de point sémaphore destination OPC (Originating Point Code) = code de point sémaphore origine SLS (Signalling Link Selection) = identification du chemin (partage de charge) Le routage se fait à partir du triplet (OPC, DPC, SLS) et pas seulement de OPC et DPC Il peut y avoir plusieurs entités utilisatrice du service MTP3, le SAP est indiqué par le champ SIO (Service Information Octet), abusivement mis dans MTP2 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore Exemple de partage de charge Objectif du partage de charge : répartir de façon statistique la charge entre les différents chemins possibles ; en cas de panne, rapatrier le trafic sur les chemins en fonctionnement Cas normal : trafic de A vers B, SLS = xxx0 => chemin ADEB = xxx1 => chemin ADFB trafic de A vers C, SLS = xxx0 => chemin ADEC = xxx1 => chemin ADFC Rupture liaison E-C trafic de A vers C, SLS = xxxx chemin ADFC X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

14 5. Le sous-système utilisateur ISUP 5.1. Présentation Signalisation de commande des appels téléphoniques nationaux et internationaux avec les services supplémentaires (renvoi d appel, double appel, ) ISUP, ISDN User Part Le protocole ISUP peut être utilisé même si les terminaux ne sont pas RNIS Protocole ISUP utilisé dans GSM entre les MSC/VLR (entre les MSC Serveurs) Tous les messages contiennent un CIC (Code d'identification de Circuit) faisant référence au circuit utilisé dans le faisceau (principe de la signalisation associée circuit) Ensemble des paramètres Type de message Sp. CIC Etiquette de routage niveau MTP3 Source : d après [Q.723] X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore Etablissement d appel national A partir des premiers chiffres du numéro appelé, on détermine vers quel commutateur router l appel (principe de base du réseau téléphonique classique) interface RNIS PS SS 7 PS interface RNIS terminal CAA CAA Set Up (Numéro demandé) IAM (n demandé,cic) Call Proceeding Alerting ACM (CIC) Set Up terminal Call Proceeding Alerting Connect Connect Acknowledge ANM (CIC) conversation Connect Connect Acknowledge RLE X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

15 Etablissement d appel infructueux Nombreuses possibilités de traitement des cas d échec (cf. services supplémentaires) interface RNIS PS SS 7 PS interface RNIS terminal CAA CAA Set Up (Numéro demandé) IAM (n demandé,cic) Call Proceeding terminal REL (CIC) RLC (CIC) Release Release Complete X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore Raccroché interface RNIS PS SS 7 PS interface RNIS terminal CAA CAA terminal Disconnect Release Release Complete REL (CIC) RLC (CIC) Disconnect Release Release Complete A partir du numéro de faisceau circuit, le commutateur déduit le code de point sémaphore destinataire. X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

16 5.2. Interconnexion des réseaux SS7 Le Problème de l'adressage 476 PS PTS réseau SS7 international PS 1 PS PTS PTS PS 47 PS PTS PS PS 47 PTS PS passerelle SS7 internationale PS 22 réseau SS7 pays A réseau SS7 pays B Ecriture des codes PS internationaux en décimal : > b 8b 3b X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore Appel international Utilisation de Centres de Transit Internationaux Déroulement de l'appel par "bonds successifs" Utilisation du numéro de téléphone international Exemple d'un appel France -> Allemagne 1- Etablissement d'un circuit vers un CTI Code 00 => faisceau vers CTI => code de point sémaphore du CTI français 2- Etablissement d'un circuit du CTI français vers un CTI allemand Code 49 => faisceau vers CTI allemand => code de point sémaphore international du CTI 3- Etablissement d'un circuit du CTI allemand vers le central demandé Code 241 => faisceau vers central Aachen => code de point sémaphore du central demandé X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

17 Appel international Réseau SS7 Rés int.ss7 Réseau SS7 A B C D réservation circuit IAM ( ,CIC1) DPC=1 réservation circuit IAM ( ,CIC2) DPC= réservation circuit IAM ( ,CIC3) DPC=476 ACM(CIC1) ACM(CIC2) ACM(CIC3) RLE X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore Signalisation non associée circuit 6.1. Introduction à SCCP Signalisation non associée circuit utile pour la consultation de base de données (localisation d un mobile, conversion de numéro, ) Protocole MTP 3 Echange de signalisation au sein d un réseau SS7 donné Absence de mode connecté Comment échanger de la signalisation non associée circuit entre réseaux SS7 différents? Comment disposer d un mode connecté? Réponse : couche supplémentaire SCCP X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

18 6.2. Services offerts par SCCP SCCP = Signalling Connection Control Part Sous-système de Commande des connexions Sémaphores (SSCS) Classes de service Classe 0 : service en mode non connecté (sans garantie de séquencement) Classe 1 : service en mode non connecté avec garantie de séquencement Classe 2 : service en mode connecté simple Classe 3 : service en mode connecté avec contrôle de flux Classe 4 : service en mode connecté avec contrôle de flux et acquittement Dans GSM on utilise les classes 0 ou 1 dans le NSS et la classe 2 entre le BSC et le MSC Mode connecté non traité dans ce cours. X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore SCCP et appellation globale Utilisation de l appellation globale Service rendu par SCCP : transport de signalisation non associée circuit (sans numéro de téléphone et sans code circuit) en international Principe : ajout d un numéro de téléphone artificiel appelé Appellation Globale ou Global Title dans chaque message Fonction de traduction : appellation globale -> code de point sémaphore GT (Global Title) SCCP Données Addr dest. Type mes. MTP 3 SLS OPC DPC 4b 14b 14b L appellation globale peut être omise si c est inutile X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

19 Exemple d utilisation de l appellation globale Réseau SS7 français Réseau SS7 international Réseau SS7 allemand PS PS PS PS Données OPC DPC Données OPC DPC Données OPC DPC F F int int D D Exercice : compléter les codes de points sémaphore en supposant que le PS 476 français envoie un message au PS 22 d Allemagne (en reprenant l exemple en 5.4) X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore Exemple de traduction Un abonné français allume son mobile dans un pays étranger => le terminal se signale en indiquant son IMSI (International Mobile Subscriber Identity) au MSC/VLR visité => il faut envoyer une mise à jour de localisation au HLR nominal de l abonné Structure de l IMSI : Mobile Country Code : 208 Mobile Network Code : 10 Mobile Subscriber Identification Number : Traduction de l IMSI en Appellation Globale 208 => => = X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

20 6.4. Structuration des dialogues par TCAP TCAP = Transaction Capabilities Application Part Sous-système de Gestion de Transactions (SSGT) Tout dialogue se décompose en une suite de questions-réponses sous-couche component : exécution de commandes à distance sous-couche transaction : service pour ouvrir et fermer des dialogues dialogue = transaction Une transaction structurée est composée d une suite de questions réponses TCAP fournit un cadre standard pour référencer les transactions et les opérations ; il permet une gestion de multiples dialogues simultanées Utilisation de l'asn 1 : Abstract Syntax Notation 1 TCAP fait partie de la couche 7 (application) du modèle OSI X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore Gestion des «composants» et des transactions Un message TCAP contient une partie transaction et une ou plusieurs parties composants composant 2 partie composant composant 1 partie transaction sous-couche component : exécution de commandes à distance component ou composant = élément d'information représentant une demande d'action ou une réponse à cette demande - invoke demande d exécution d une commande - return result commande bien réalisée (return result not last en cas de segmentation puis return result last) - return error commande non exécutée - reject demande incorrecte - Remarque : on peut envoyer un invoke qui ne demande pas de réponse X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

21 Gestion des transactions - TC_begin Ouverture d une transaction - TC_continue Poursuite de la transaction - TC_end fin de transaction Référence de la transaction à chaque extrémité (éviter les collisions sur les références) Les deux références sont indiquées dans le TC_continue Plusieurs composants peuvent utiliser la même transaction X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore Exemple de transaction structurée PS A Réseau SS7 PS B TC_Begin(refA) Invoke (Id1) TC_Continue(refB,refA) Return_Result (Id1) TC_Continue(refA,refB) Invoke (Id2) Invoke(Id3) TC_Continue(refB,refA) Return_Result (Id2) TC_End(refA) Return_Result (Id3) X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

22 7. Synthèse et évolutions xap TCAP SCCP User Part (TUP SSUTR2 ISUP) MTP PS MTP PTS SCCP User Part MTP PS MTP PTS xap TCAP User SCCP Part MTP PS Signalisation associée circuit User Part : applicatifs de traitement de l'appel téléphonique (y compris en international) Signalisation non associée circuit SCCP : échanges de signalisation en international en mode connecté ou non TCAP : structuration des dialogues xap : Application Part (MAP, Mobile Application Part ou IS-41 aux US, INAP, Intelligent Network Application Part, ) X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore Interconnexion avec la téléphonie sur IP Téléphonie sur IP se généralise : 2 protocoles, SIP (Session Initiation Protocol) et H.323 (cf ; RES 303) Besoin de passerelle d interconnexion Séparation en 3 fonctions Media Gateway Control Function N2 Signalling Gateway Function to PSTN (signalling) (MEGACO) N1 to IP network (SIP+RTP streams) Media Gateway Control Function Source : figure 3.4 de [FGL00] to PSTN (bearer/circuits) X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

23 7.2. Transport de signalisation SS7 sur réseaux IP Dans l architecture NGN (Next Generation Network), on utilise une infrastructure basé sur IP et en lieu et place du réseau téléphonique commuté Pour des questions de compatibilité on garde à l identique les couches «hautes», SCCP, TCAP et MAP (ou IS 41) Définition d une nouvelle couche M3UA (MTP3 User Adaptation Layer) pour émuler MTP3 sur un réseau IP spécifié dans la RFC 4666 par IETF SIGTRAN working group MAP TCAP SCCP M3UA SCTP IP Ethernet (ou autre) ISUP X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore Source : X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

24 8. Références [Dub 99] Olivier Dubuisson, ASN.1 communication entre systèmes hétérogènes, Collection Technique et Scientifique des Télécommunications, Editions Springer, [MOD 90] Modarressi A.R. et Skoog R. A.,«Signaling System No. 7: A Tutorial», IEEE Communications Magazine, Juillet [RUS 00] Travis Russell, Signalling system #7, 3rd edition, Mac Graw Hill, 2000 [MAN] R. Manterfield, Common Channel Signalling,, IEE Telecommunications series 26, 1991 [Rig] Claude Rigault, Principes de commutation numérique, Editions Hermès, Un bon résumé du SS7 en anglais se trouve dans le chapitre 4 de [FGL00] Igor Faynberg, L. Gabuzda, H-L Lu, Converged Networks and Services, Internetworking IP and the PSTN, Wiley, X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore

25 RES 303 Les réseaux mobiles: de GSM à l'umts Cours 2 et 3. Architecture et procédures dans le sous-réseau fixe à commutation de circuits de GSM Xavier Lagrange dép. RSM 09/2012 Télécom Bretagne 1 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Sommaire 1. Architecture générale de GSM Utilisation du SS7 pour GSM Transmission de la voix (plan utilisateur) Interconnexion PLMN-RTC Architecture en couches pour l'accès Architecture en couches au sein du sous-réseau fixe Déroulement des fonctions de mobilité Identités et numéros Fonctions de sécurité Mise à jour de localisation Déroulement des fonctions de communication Appel Sortant Appel Entrant (sans portabilité du numéro) Appel mobile-mobile Portabilité du numéro Fin de communication Messages courts Le service de message courts Transfert sortant d'un message court Transfert entrant d'un message court Références Tableau récapitulatif sur principales identités...56 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

26 1. Architecture générale de GSM Un réseau GSM s appelle un PLMN, Public Land Mobile Network Deux sous-réseaux principaux (hors GPRS) - le réseau d accès, GERAN, GSM Radio Access Network (BSS, Base station Sub System) - le réseau cœur, Core Network (NSS, Network Sub System) GSM (sans GPRS) fournit principalement un service de téléphonie - Voix codée à 5,6 kbit/s, 13 kbit/s (12,2 kbit/s) transporté en mode circuit => plan utilisateur - Signalisation (établissement d appel, gestion de la localisation, services supplémentaires) => plan contrôle Réseau cœur reprenant à l origine l architecture et les protocoles du réseau téléphonique commuté - Voix codée à 64 kbit/s et mode circuit - SS7 et protocole ISUP Utilisation de la signalisation sémaphore SS7 - au sein du réseau coeur sur toutes les interfaces - à l interface entre le réseau d accès et le réseau cœur (i.e. entre le BSC et le MSC) 3 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Architecture d origine de GSM BSS NSS GERAN interface A HLR AuC Architecture d origine : BTS BTS BTS BTS BTS Abis BSC BSC circuits de parole E MAP ISUP C MAP MSC VLR G MSC VLR D MAP MAP P S T N canal sémaphore SS7 BTS : Base Transceiver Station BSC : Base Station Controller MSC : Mobile-services Switching Centre VLR : Visitor Location Register HLR : Home Location Register AuC : Authentication Center X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

27 1.1. Utilisation du SS7 pour GSM La séparation entre MSC et VLR par une interface utilisant le SS7 n est plus considérée : MSC/VLR = 1 équipement Utilisation du SS7 sur l interface A entre le BSC et le MSC/VLR Utilisation du SS7 au sein du NSS - Chaque opérateur mobile déploie son propre réseau sémaphore - Les MSC/VLR et le HLR sont des PS du réseau sémaphore de l opérateur - Un MSC/VLR d un pays doit pouvoir dialoguer avec un HLR d un autre pays => utilité de SCCP pour l itinérance internationale (appellation globale) Protocole MAP (Mobile Application Part) spécifique au GSM dans le NSS pour la gestion de la mobilité et les messages courts (SMS) Réutilisation du protocole ISUP pour l établissement des appels et les services supplémentaires 5 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Rappel des interfaces nom localisation utilisation Um MS--- BTS interface radio Abis BTS--- BSC divers A BSC --- MSC divers (interface BSS-NSS) C GMSC --- HLR interrogation HLR pour appel entrant C SM-GMSC --- HLR interrogation HLR pour message court entrant S D VLR --- HLR gestion des infos d'abonnés et de localisation S D VLR --- HLR service supplémentaires 7 E MSC --- SM-GMSC transport des messages courts E MSC --- MSC exécution des handovers G VLR --- VLR gestion des informations d'abonnés F MSC --- EIR vérification de l'identité du terminal B MSC --- VLR divers (rarement conforme à la norme) H HLR --- AuC authentification X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

28 Architecture actuelle GERAN Core Network HSS BTS BTS BTS Abis BSC IuCs C D MAP MAP Nc MSC server Mc Nb GMSC server Mc BTS BSC MGW G E MAP Nc MGW P S T N BTS Nc MSC server Mc Nb MGW voix signalisation Source : d après figure 1 de TS V X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Aspects généraux des architectures actuelles Séparation dans le MSC/VLR de la partie - Gestion de la signalisation => MSS ou MSC Server (incluant les fonctions VLR) - Transport de la voix => MGW, Media Gateway Entre entités GSM (y compris le MSC Server), on garde le protocole MAP s appuyant sur le SS7 (qui peut être transporté sur un réseau IP) Le MSC Server contrôle le MGW - Protocole IETF Megaco utilisé entre le MSC server et le MGW (Media Gateway Control Protocol, RFC 3015) - Egalement IUT-T H.248 et IETF GCP (Gateway Control Protocol (RFC 3525) Le MGW - Assure le transport de la voix sur les interfaces IP, ATM ou MIC classiques - Réserver les ressources sous le contrôle du MSC Server - Assure les fonctions de commutation et d adaptation au support de transmission (conversion de protocole, transcodage/adaptation des codecs ) - Peut effectuer des traitements sur la voix pour le TDM/ATM/IP (correction d erreurs, annulation d échos, tonalité, compensation de gigue ) - Route la signalisation sans l interpréter HLR et AuC regroupés en HSS, Home Subscriber Server X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

29 MSC Servers ne gèrent que la signalisation (exemple : quelques secondes pour quelques dizaines de minutes de communication) MGW sollicité pendant toute la durée d une communication MSC Server en nombre beaucoup plus restreint que MGW MGW peuvent gérer le codage de la parole à 13 kbit/s MSC Server MGW MGW BSC BSC BSC BSC BSC BSC BSC BSC BSC BSC 1.2. Transmission de la voix (plan utilisateur) Voix toujours codée par le terminal mobile à un débit bien inférieur à 64 kbit/s 9 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM MSC = commutateur téléphonique => commutation de circuits à 64 kbit/s Toute communication passe par un MSC - Transcodage de la voix à 64 kbit/s - Double transcodage en cas de communication mobile-mobile - TRAU, Transcoder Rate Adaptation Unit présent dans le BSC (contrainte norme) mais placé physiquement dans le MSC Réseau d accès GSM GERAN Réseau coeur 12,2 kbit/s 12,2 kbit/s TRAU 64 kbit/s 10 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

30 Transmission de la voix avec MGW Communication mobile-mobile avec MSC conventionnel Réseau d accès GSM GERAN Réseau coeur Réseau d accès GSM GERAN 12,2 kbit/s 12,2 kbit/s TRAU 64 kbit/s TRAU 12,2 kbit/s 12,2 kbit/s Communication mobile-mobile avec MGW Le MGW gère des communications à différents débits : pas de transcodage systématique Réseau d accès GSM GERAN Réseau coeur Réseau d accès GSM GERAN 12,2 kbit/s 12,2 kbit/s 12,2 kbit/s 11 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Interconnexion PLMN-RTC PS HLR PTS PS PS PS PS PS PTS MSC/VLR CAA PLMN MSC/VLR CAA RTC CAA circuit de parole canal sémaphore SS7 PLMN : Public Land Mobile Network RTC : Réseau Téléphonique Commuté (=PSTN, Public Switched Telephone Network) PS : Point Sémaphore (SP, Signalling Point) PTS : Point de Transfert Sémaphore (STP, Signalling Transfer Point) Les différents PLMN d un même pays sont également interconnectés 12 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

31 PLMN pays B PS PS RTC pays B PTS PS PS PTS PS PS PS PTS PS PTS réseau SS7 international PS PS PS PTS PTS PTS PS PS PS PS RTC pays A Interconnexion de PLMN en international PS PLMN pays A Chaque PLMN est connecté au réseau sémaphore SS7 international au réseau téléphonique international par des circuits de parole 13 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Architecture en couches pour l'accès Principe de base : un terminal GSM est un terminal RNIS sans fil L'interface A (entre BSC et MSC) utilise les couches basses de SS7 MTP + SCCP en mode connecté La couche 3 est composée de plusieurs sous-couches - gestion de la ressource radio (RR, Radio Resource management) entre MS et BSC - gestion de l itinérance et de la sécurité (MM, Mobility Management) entre MS et MSC - gestion des connexions (CM, Connection Management) La couche CM est composée de - contrôle d appel (CC, Call Control) décalqué du RNIS [Q.931] - services supplémentaires (SS, Supplementary Services) décalquées du RNIS - service de messages courts (SMS, Short Message Service) défini pour GSM La BTS relaye tous les PDU de niveau réseau (sauf exception) La BSC relaye tous les PDU de niveau au dessus de RR 14 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

32 CM CM MM MM RR RR BSSAP BSSAP SCCP SCCP MTP3 MTP3 LAPDm LAPDm LAPD LAPD MTP2 MTP2 Ph Layer Ph Layer Ph Layer Ph Layer MTP 1 MTP1 MS radio/um BTS Abis BSC A MSC Non access Stratum CM : Connection Management MM : Mobility Management Access Stratum RR : Radio Resource 15 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Architecture en couches au sein du sous-réseau fixe Principes généraux MAP MAP ISUP ISUP TCAP TCAP SCCP SCCP MTP3 MTP3 MTP3 MTP3 MTP2 MTP2 MTP2 MTP2 MTP1 MTP1 MTP1 MTP1 CAA MSC/VLR HLR Utilisation du SS7 Etablissement des appels en réutilisant au maximum les protocoles classiques (ISUP) Protocole spécifique MAP utilisé pour l'itinérance, la sécurité 16 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

33 2. Déroulement des fonctions de mobilité - dialogues gérés par le protocole MAP dans le NSS - dans le mobile, couche MM : Mobility Management CM : Connection Management - dialogues transparents au sein du BSS. Note : cette partie se retrouve dans le chapitre 5 de [LGT 00] et chapitre 8 de [Ebe 99] page 173 à X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Identités et numéros Identité de l'abonné (dans la carte SIM et le HLR) IMSI : International Mobile Station Identity (au plus 15 chiffres) MCC : Mobile Country Code 3 chiffres (France = 208) MNC : Mobile Network Code 1 ou 2 chiffres (FT = 01, SFR = 10, Free=15, Bouygues = 20) MSIN : Mobile Subscriber Identification Number jusqu'à 11 chiffres. HLR Numéro de l'abonné (dans le HLR) MSISDN : Mobile Station ISDN Number CC : Country Code jusqu'à 3 digits (France = 33) NDC : National Destination code : commence 6 ou 7 en France Exemple : 607 et 608 = Orange, 609 à 629 = SFR, Cf. Page wikipedia : Liste des préfixes des opérateurs de téléphonie mobile en France SN : Subscriber Number (France = 6 chiffres) HLR Dans la pratique, le NDC n est plus vraiment lié à l opérateur (portabilité) 18 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

34 2.2. Fonctions de sécurité pour l'opérateur Authentification de l'abonné Vérification d'une clé secrète stockée dans la carte SIM => Algorithme A3 et clé Ki secrète + nombre aléatoire RAND pour l'usager Confidentialité des informations utilisateurs Chiffrement voix, données et signalisation => Algorithme A5 et clé de chiffrement Kc (calculée à partir de Ki et RAND) pour l'usager et l'opérateur Confidentialité de l'identité de l'utilisateur allocation dynamique d'une identité temporaire transmise en mode chiffré (TMSI, Temporary Mobile Subscriber Identity) 19 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Principe général de l'authentification K i GSM AUC K i K i RAND RAND K i A3 A3 SRES SRES SRES SRES=SRES? AUC = Authentication Centre (généralement intégré dans le HLR) 20 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

35 Principe général de l'authentification Authentification du terminal par le réseau Algorithme A3 «à sens unique» RAND : 128 bits Ki : 64 bits SRES : 32 bits (RAND, Ki) --- calcul simple ---> SRES Il faut plusieurs centaines de milliers de couple (RAND, SRES) pour découvrir Ki Avec un couple (RAND,SRES) pour un mobile donné fourni par le centre d authentification, tout équipement peut authentifier le mobile en question Dans l UMTS, authentification mutuelle : - du terminal par le réseau - du réseau par le terminal 21 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Principe général du chiffrement RAND K i début de communication A8 Algorithme de création de la clé données à transmettre sur burst courant A5 Kc Algorithme de chiffrement séquence de chiffrement données chiffrées pour burst courant Numéro FN (Frame Number) de trame incrémenté toutes les 4,615 ms 22 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

36 Principe général du chiffrement Constitution d une clé de chiffrement (secrète) à partir de RAND Clé identique pendant toute la communication Clé renouvelé à chaque nouvelle communication (=> authentification à chaque communication) Toutes les données de sécurité sont contenues dans (RAND, SRES, Kc) = Triplet de sécurité Séquence de chiffrement varie à chaque nouvelle trame TDMA - Compteur FN (Frame Number) : 0 à Incrémenté à chaque nouvelle trame - Période : * 4,1615 ms soit 3h 30 mn Algorithme A5 dans le terminal et dans la BTS - même famille d algorithmes dans tous les terminaux et les réseaux - Algorithme A5/1 : traditionnel - Algorithme A5/2 : moins protégé - Algorithme A5/3 : plus résistant (normalisé, non utilisé, brevets Mitsubishi) 23 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Gestion des triplets VLR HLR AUC RAND K i A3 A8 RAND SRES K c Triplet RAND SRES K c RAND SRES K c RAND SRES K c RAND SRES K c RAND SRES K c Transmission de 5 triplets en un seul message MAP 24 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

37 Déroulement de la procédure SIM terminal BTS MSC/VLR RAND MM Autentication Request (RAND) RAND SRES K c K i RAND A8 A3 SRES K c MM Autentication Response (SRES) =? K c FN Cipher_mod RR Ciphering_ mode_command Cipher_ mode_command (Kc) K c A5 FN K c A5 Cipher_mode_complete 25 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Conclusions SIM MS BTS VLR HLR/AUC IMSI TMSI Kc Ki A3 A8 Kc A5 A5 Kc IMSI TMSI Kc RAND SRES IMSI Ki A3 A8 (Sur fond gris, les données variant dans le temps) Coté réseau, les données de sécurité sont dans l AuC Coté mobile, les données de sécurité sont toutes dans la carte SIM Il est possible que chaque opérateur développe ses propres algorithmes A3 et A8 26 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

38 2.3. Mise à jour de localisation Mise à jour de localisation = Location updating procedure (Inscription) La mise à jour de localisation se fait lorsque le mobile change de zone de localisation Possibilité de mise à jour périodique Différents cas de mise à jour de localisation Nouvelle zone dépend du même VLR => procédure rapide sans action sur le réseau fixe => authentification éventuelle Passage dans un nouveau VLR => échange de messages SS7 sur le réseau fixe (procédure plus longue) => authentification et chiffrement quasi obligatoire => allocation d'un nouveau TMSI 27 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Première mise sous tension Le mobile ne dispose pas de TMSI, il utilise l IMSI Le réseau doit authentifier le mobile : le VLR demande des triples de sécurité au HLR La mise à jour de localisation consiste à faire deux opérations imbriquées : - informer le HLR que le mobile se trouve dans un VLR donné - transférer le profil de l abonné du HLR vers le VLR Les deux opérations constituent une même transaction Allocation d un TMSI en fin de procédure 28 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

39 MS BSS MSC/VLR HLR MM LOCATION UPDATING REQUEST (IMSI) COMPLETE L3 INFO. [LOC. UPD.] MM AUTHENTICATION REQUEST MAP_SEND_AUTHENTICATION_INFO (IMSI) MAP_SEND_AUTHENTICATION_INFO ack (RAND1, SRES1, Kc1,... SRES 5, Kc5) MM AUTHENTICATION RESPONSE RR CIPHERING BSSMAP CIPHER MODE COMMAND MODE COMMAND RR CIPHERING MODE COMPLETE BSSMAP CIPHER MODE COMPLETE MAP_UPDATE_LOCATION MAP_INSERT_SUBSCRIBER_DATA MAP_INSERT_SUBSCRIBER_DATA ack MAP_UPDATE_LOCATION ack Invoke TC_Begin Invoke TC_Continue Return Result TC_Continue Return Result TC_End Première mise à jour de localisation avec identité complète IMSI MM TMSI-REALLOCATION COMMAND MM TMSI-REALLOCATION COMPLETE MM LOCATION UPDATING ACCEPT 29 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Changement de VLR Le mobile se trouvait dans une cellule dépendant du old VLR et passe dans une cellule dépendant d un nouveau VLR. Le TMSI était alloué par l ancien VLR. Seul le old VLR peut identifier le mobile (i.e. retrouver l IMSI) Pour que le nouveau VLR connaisse l ancien VLR, le mobile indique l ancienne zone de localisation où il se trouvait (old LAI Old pour Location Area Identity) Au niveau de chaque VLR, est stockée une table de correspondance - zone de localisation <-> identité du VLR Le profil de l abonné est systématiquement transféré depuis le HLR (pour éviter la propagation d erreurs dans le profil) Pour une bonne gestion de la mémoire des VLR, il faut effacer le profil dans l ancien VLR. Allocation quasi systématique d un TMSI en fin de procédure 30 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

40 MS BSS MSC/VLR HLR old VLR MM LOCATION UPDATING REQUEST (TMSI,LAI old ) COMPLETE L3 INFO. [LOC. UPD.] MAP_SEND_IDENTIFICATION (TMSI) MAP_SEND_IDENTIFICATION ack (IMSI, RAND, SRES, KC) MM AUTHENTICATION REQUEST MM AUTHENTICATION RESPONSE MAP_UPDATE_LOCATION MAP_CANCEL_LOCATION MAP_CANCEL LOCATION ack BSSMAP CIPHER RR CIPHERING MODE COMMAND MODE COMMAND MAP_INSERT_SUBSCRIBER_DATA MAP_INSERT_SUBSCRIBER_DATA ack MAP_UPDATE_LOCATION ack Mise à jour de localisation dans le cas d'un changement de VLR RR CIPHERING MODE COMPLETE BSSMAP CIPHER MODE COMPLETE MM TMSI-REALLOCATION COMMAND MM TMSI-REALLOCATION COMPLETE MM LOCATION UPDATING ACCEPT 31 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Exercice : compléter le schéma suivant Mise à jour de localisation sans changement de VLR L'authentification n'est pas obligatoire Il peut y avoir réallocation d'un TMSI 32 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

41 Itinérance internationale Le mobile va dans un pays étranger Réseau visité : VPLMN pour Visited PLMN Réseau nominal : HPLMN pour Home PLMN Le mobile fait une mise à jour de localisation de façon habituelle En général, - le réseau ne peut pas déterminer l ancien VLR à partir de l identité de l ancienne zone de localisation - le mobile indique explicitement son IMSI Construction de l appellation globale à partir de l IMSI du mobile Question : le HLR du réseau visité est-il concerné par la mise à jour de localisation? 33 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM HLR c+e PS c+e d+f PTS d+f PLMN 1 réseau SS7 international d+f c+e PS c+e d+f a h BSS b g VMSC PLMN 2 MS Liaison sémaphore 34 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

42 3. Déroulement des fonctions de communication 3.1. Appel Sortant BSS MSC/VLR CAA ou MSC PHONE MS COMPLETE L3 INFO[CM_REQUEST] (TMSI) authentification chiffrement CC SET_UP (called ISDN Number) CC CALL_PROCEEDING IAM (CIC,n tel) modification ressource radio CC ALERTING CC CONNECT ACM (CIC) ANM (CIC) R I N G décroché CC CONNECT_ACKNOWLEDGE 35 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Appel sortant international HLR PS PLMN 1 (HPLMN) CTI réseau téléphonique international PTS réseau SS7 international CTI c CTI Pays P3 PS a c c CAA c VMSC/VLR MS BSS b PLMN 2 (VPLMN) Liaison sémaphore Liaison usager 36 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

43 3.2. Appel Entrant (sans portabilité du numéro) Les premiers chiffres du numéro MSISDN d un abonné mobile (en 06) déterminent l opérateur de cet abonné mais pas sa localisation. Pour établir un appel téléphonique (protocole ISUP), il faut un numéro de téléphone dont les premiers chiffres donnent la localisation du demandé HLR 3 IMSI 4 MSRN 5 2 MSRN MSISDN TMSI MS BSS MSC/VLR 7 6 MSRN GMSC 1 MSISDN CAA A chaque MSC/VLR est affecté une plage de numéros de roaming ou MSRN, Mobile Station Roaming Number, utilisé pendant les quelques secondes de l appel vers un mobile 37 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM BSS MSC/VLR HLR GMSC MS SEND_ROUTING_INFO PROVIDE_ROAMING_NUMBER (MSISDN) (IMSI) PROVIDE_ROAMING_NUMBER Ack (MSRN) SEND_ROUTING_INFO Ack (MSRN) RR Paging IAM (CIC,MSRN) (TMSI) RR Paging result authentification chiffrement CC SET_UP (calling Number) CC CALL_CONFIRMED modification ressource radio LE IAM :Set_up R I N G décroché CC ALERTING CC CONNECT CC CONNECT_ACKNOWLEDGE ACM (CIC) ANM (CIC) ACM 38 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

44 Appel entrant international PLMN 1 (HPLMN) HLR PS GMSC CTI réseau téléphonique international PTS réseau SS7 international CTI CTI Pays P3 PS CAA VMSC/VLR MS BSS PLMN 2 (VPLMN) Liaison sémaphore Liaison usager Grâce au MSRN, les CTI (commutateurs de transit internationaux) routent l appel vers un mobile sans aucune modification de leur pile protocolaire Apparition de l effet trombone 39 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Appel mobile-mobile L'effet trombone existe aussi en appel mobile-mobile Pays 2 Pays 1 A a MSC/VLR f a c GMSC b e HLR B VMSC/VLR d HPLMN de B (et de A) (=IPLMN) signalisation VPLMN de B circuit 40 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM

45 Routage optimal Pays 2 Pays 1 IPLMN A a GMSC/VLR f e b HLR B c d HPLMN de B (et de A) VMSC/VLR VPLMN de B signalisation circuit 41 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM Portabilité du numéro Portabilité préconisée par l ARCEP (décision n ) Loi du 2 août 2005 ( ) et le décret du 27 janvier 2006 ( ) imposent la portabilité des numéros mobiles en moins de 10 jours via un guichet unique (ramené à 3 jours ouvrables par décision de l ARCEP de janvier 2012) Entité administrative commune gère la portabilité : GIE (Groupe d Intérêt Economique) Portabilité (Source : - créé le 24 mars membres opérateurs mobiles (dont opérateurs virtuels MVNO) - rôle : mettre en œuvre au moindre coût un système informatique central de gestion de la portabilité mobile. rôle : mettre en œuvre au moindre coût un système informatique central de gestion de la portabilité mobile. Intégration d une nouvelle base de données de portabilité : NPDB, Number Portability Data Base - Base de données : MSISDN -> opérateur de l abonné - Même contenu pour tous les opérateurs 42 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM