AVANT PROPOS. Le travail présenté dans ce rapport a été réalisé à La direction. technique de la société mauritanienne des télécommunications Mauritel

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1 AVANT PROPOS Le travail présenté dans ce rapport a été réalisé à La direction technique de la société mauritanienne des télécommunications Mauritel et plus précisément dans le centre MSCO4 Au terme de ce travail, je tiens à remercier mon encadreur, Monsieur Mouhamed Mahmoud Aref Ould Yesselme, pour son encadrement attentif, sa disponibilité et ses conseils précieux. Tous mes remerciements et ma grande reconnaissance à tous mes professeurs enseignants de l école national des sciences appliquées à Oujda pour la formation qu ils m ont prodiguée. Sommaire : 1 Rapport de fin de stage

2 Introduction.. Chapitre 1 : Presentation de la société Mauritel la societé Mauritel 1-2- Structure organique de la société mauritel. Chapitre 2 : Généralité sur le GSM Architecture d'un réseau GSM a-le sous-système radio BSS b-le sous-système NSS c-le sous-système d'exploitation et de maintenance O&M L interface radio : Chapitre 3 : Centre de commutation MSC Le rôle d un MSC dans le réseau Architecture interne d un MSC Architecture du centre MSC4 ZAATAR. Chapitre 4 : La technologie de troisième génération UMTS. 4-1 Architecture et concept de l UMTS Architecture du réseau UMTS Le réseau cœur Le réseau d accès UTRAN.. Conclusion. 2 Rapport de fin de stage

3 Introduction Le secteur de télécommunications était toujours un domaine riche et évolutif, il est caractérisé, par une évolution sans fin, d'innovations rapides et de changements technologiques. En particulier le marché de la téléphonie mobile qui a connu un grand développement surtout avec l'apparition des systèmes radio-mobiles cellulaires. Ces systèmes ont passé par plusieurs étapes premier génération ensuite la deuxième génération et par la suite la technologie GPRS et EDGE et récemment la troisième génération qui est basée sur la technologie CDMA. Les utilisateurs ont poussés les opérateurs a passé d'une génération à une autre afin de répondre à leurs besoins et les exigences du marché. C est qui justifie la mise en place de la troisième génération au sein du réseau de Mauritel qui est le premier opérateur de télécom en Mauritanie. Le stage d un mois, que j ai effectué, au sein de Mauritel S.A, à la Direction Technique, centre MSCO4 m a permis d appréhender la vie en entreprise, de voir le fonctionnement des projets en cours à Mauritel, et m a également permis d améliorer mes connaissances dans les technologies des réseaux et Télécoms. Mon stage a passé par deux grandes étapes qui sont : La découverte du centre : Dans cette étape j ai fait une visite générale du centre afin de découvrir les équipements déployés dans ce centre et familiariser avec ceux-ci. L étude de la technologie 3G : c est la partie à laquelle je consacré la plus part du temps pour comprendre cette technologie. 3 Rapport de fin de stage

4 Chapitre 1 : présentation de la société Mauritel S.A Dans ce chapitre je vais présenter la société dans laquelle je effectué mon stage 1-1 la société Mauritel s.a a- Présentation de l environnement de Mauritel SA : Mauritel SA est l opérateur historique fixe en Mauritanie et elle continue à être le seul opérateur fixe en Mauritanie. Elle est née de la réforme/privatisation du Secteur des Télécommunications en Mauritanie. b- Principales étapes de la réforme de la télécommunication : -Juillet 99 : Promulgation de la loi réglementant le secteur des Télécommunication ; -Septembre 99 : Mise en place de l Autorité de Régulation de télécommunications ; -Décembre 99 : Séparation de l Office des postes et télécommunications en deux entités autonomes (Mauritel et Mauripost) ; -Juin 2000 : Première licence d exploitation d un réseau cellulaire (GSM) accordée à un consortium privé Tuniso-Mauritanien (Mattel) ; -Juillet 2000 :Deuxième licence d exploitation d un réseau cellulaire accordée à Mauritel Mobiles (Filiale de l opérateur national historique) ; - Janvier 2001 : Loi transformant l Autorité de Régulation de télécommunication à une Autorité de Régulation Multisectorielle (Télécommunications, Électricité, Eau et Assainissement) -Avril 2001 : Cession de 54% des actions de Mauritel s.a à un consortium étranger (IAM,Vivendi universel ) -Juin 2004 : Fin d exclusivité transitoire accordée à Mauritel s.a -Juillet 2006 : Nouvelles entrées dont la plus remarquée est sans doute celle du Groupe Chinguitel SA, Opérateur Global (Fixe et Mobile) en Mauritanie Structure organique de la société Mauritel 4 Rapport de fin de stage

5 a-diagramme de l organigramme : Direction Générale Conseillers et attachés Secrétariat Général Direction Technique Direction Commerciale Direction Des Ressources Plusieurs Services Service Chargé des Projets Plusieurs Services Plusieurs Services Service Ingénierie et Equipements Service Exploitation&Maintenance Service Energie et Climatisation Coordination Projet GIMTEL Service des Réseaux locaux Service Construction Réseaux Locaux b- Lecture de l organigramme : De la portion de l organigramme on constate que Mauritel SA se compose du Secrétariat Général et de trois Directions : La Direction des Ressources : à laquelle sont rattachés plusieurs services La Direction Commerciale : à laquelle sont rattachés plusieurs services La Direction Technique : La Direction Technique comprend huit Services Chapitre 2 : Généralités sur le réseau GSM 5 Rapport de fin de stage

6 Dans ce chapitre je vais donner une idée générale sur le réseau GSM Le concept de cellules radio découle principalement du manque de ressources radio dû à l étroitesse des bandes de fréquence allouées au système. Ces deux bandes (les bandes Mhz et Mhz) ont été divisées en 124 canaux fréquentiels duplex de communication représentés chacun par une fréquence porteuse. Dans un réseau GSM, chaque porteuse est générée par un module émetteur/récepteur appelé TRX (ou TRE) installé sur les Stations de Base (BTS). Une cellule ou secteur radio est une zone couverte par une antenne BTS pouvant contenir plusieurs TRX (les capacités varient selon la configuration du site et des équipements utilisés). 6 Rapport de fin de stage

7 2-1 Architecture d'un réseau GSM GSM (Global System for Mobile) est un standard de l ETSI (European Telecommunications Standards Institute) qui définit un système global pour les communications mobiles. Un réseau GSM permet de réaliser des communications entre abonnés mobiles et abonnés du RTCP (Réseau Téléphonique Commuté Public). Il est composé de trois sous-systèmes : Le sous-système radio BSS (Base Station Sub-system) qui assure les transmissions radioélectriques et gère la ressource radio. Le sous-système d'acheminement, appelé aussi réseau fixe, NSS (Network Sub- System) réalise les fonctions d'établissements des appels et de la mobilité. Le sous-système d'exploitation et de maintenance OSS (Operation Sub-System) qui permet à l'exploitant d'administrer son réseau. Figure 2.1 : Architecture canonique d un réseau GSM a-le sous système radio BSS (Base subsystem) Le sous système radio est constitué d un contrôleur de base (BSC), d adaptateur de débit (TCU) et de station de base (BTS). -le contrôleur de base : Le contrôleur de base (BSC Base Station Conrtoller) est l organe intelligent du sous système radio.il a pour fonction de gérer les ressource radio.il commande l allocation des canaux, utilise les mesure effectuées par la BTS pour contrôler la puissance d émission du mobile de plus, il gère et prend la décision de l exécution du Hand-Off (changement de cellule et de fréquence sans coupure de communication ). - l adaptateur de base : Le TCU (Transcoder Unit) est l interface entre le sous système NSS(MSC) et BSS et (BSC).C est un multiplexeur transcodeur chargé de rassembler 4 canaux radio de 16 Kbit/s (13 Kbit/s de 3Kbit/s pour la signalisation ) chacun sur un intervalle de temps (time slot) d un MIC de 2Mbit/s et vis versa.il permet ainsi de réduire le nombre de liaison entre le sous système NSS et BSC. 7 Rapport de fin de stage

8 -la station de base : La BTS (Base Transceiver station) est un ensemble d émetteur-récepteur TRX permettent la transmission de la parole ou de données par voie hertzienne. Elle possède plusieurs fonctionnalités telle que le traitement du signal (modulation, démodulation, égalisation, codage, correcteur d erreur, etc.), et la réalisation des mesure radio au cours des communications inter abonnées (évaluation de la distance et de la puissance du signal émis par le terminal d abonnée). Ces mesure sont directement transmises au BSC et servent à optimiser la qualité des communications elle peut couvrir un, deux ou trois cellules radio. De plus la capacité d une BTS est 16 porteuse, c est à dire elle peut supporter plus d une centaine de communication simultanées. b-le sous système réseau NSS (Network Switching Subsystem) : Le NSS est le centre nerveux du système GSM. Il est constitué d un commutateur de service mobile et de bases de données. -le commutateur de services mobiles Le MSC (Mobile Service Switching Centre) est un commutateur assurant l interconnexion du réseau GSM au réseau fixe. Il gère l établissement des communication entre un mobile et un autre MSC, la transmission des messages court (SMS) et l exécution de HandOver entre deux BSC différents. Il dialogue avec les bases de données pour la gestion des abonnées :mobilité des abonnées,authentification,etc. Il se connecte à un commutateur d un réseau RTC grâce à la passerelle MSC appelée GMSC (Gateway MSC). - Les bases de données : Les bases de données sont les élément qui gèrent les données propres aux abonnés (caractéristiques, mode de facturation, messagerie, sécurité, etc. ). LE HLR (Home location Registre) : l enregistreur de localisation des abonnées (HLR) est une base de données contenant les caractéristiques relatives à chaque abonné du réseau : son numéro d identification international IMSI. son numéro d annuaire MSISDN. 8 Rapport de fin de stage

9 son profil d abonnement. le numéro du VLR ou il est enregistré. LE VLR (Visitor Location Registre) : l enregistreur de localisation des visiteurs (VLR) mémorise des information concernant les abonnées se trouvant dans le zone géographique gérer par le MSC auquel il est couplé. Ces données auxquelles viennent s ajouter l identité temporelle des abonnées (TMSI) sont identique à celles contenues dans le HLR.VLR constitue un élément clé du réseau car il permet la localisation permanente d un mobile en état veille. L AUC (Authentification Centre) : le centre d authentification des abonnées (AUC) mémorise pour chaque abonnée une clé secrète, Cette clé est utilisée pour l authentification des demandes de services des abonnées et pour le chiffrement des communications.il est en général couplé au HLR. c-les sous système des opérations (OSS Operation sub-system) : Les sous système des opérations OSS permet à l opérateur de superviser son réseau. Il est composé de deux centres de maintenance et de l exploitation (OMC) qui sont : l OMC-R qui possède les fonctions d exploitation et de maintenance des équipements du BSS. l OMC-S gère les fonctions de supervision du NSS. 2-2 L interface radio : La transmission radio de GSM est assurée par l interface radio (air interface). C est une des parties les plus sophistiquées du système ; elle est riche en fonctions variées qui sont de natures très différentes. cette section présente les caractéristiques de base de cette interface. Caractéristiques de l'interface radio La Bande de fréquences accordée par l UIT dans le cadre du GSM est assez limitée. En effet, GSM dispose de deux sous bandes d égale largeur, MHz utilisé pour la voie montante et la bande MHz pour la voie descendante. Chacune de ces bandes comprend 124 porteuses (canaux) de 200 khz chacune. La modulation utilisée sur ces porteuses est la GMSK, qui permet d'éviter les chevauchements des porteuses. Chaque porteuse comporte huit time slots (TS). Ils durent environ 577 μs. Les canaux physiques sont ces slots. Chaque porteuse a un débit brut de 271 kbit/s, 9 Rapport de fin de stage

10 tandis que les canaux physiques ont donc un débit brut de 33,8 kbit/s. Le débit utile est quant à lui de 24,7 kbit/s. Chapitre 3 : Centre de commutation MSC04 Dans ce chapitre je vais parler sur le centre eu sein duquel j ai fait mon stage le centre de commutation MSC04 de ZAATAR est un centre qui fait partie du réseau mobile de Mauritel Le rôle d un MSC dans le réseau : Le MSC (Mobile services Switching Center ou Mobile Switching Center) est un équipement GSM en charge du routage dans le réseau, de l'interconnexion avec les autres réseaux (réseau téléphonique classique par exemple) et de la coordination des appels. Les rôles principaux d'un MSC sont: 10 Rapport de fin de stage

11 la commutation: le MSC est un centre de routage et de multiplexage. Les MSC sont reliés entre eux, ainsi qu'aux passerelles d'accès aux autres réseaux. la gestion des connections, activation/déactivation d'un canal vers une MS, en utilisant les informations du VLR grâce au VLR qui lui est dédié, le MSC assure la localisation et l'itinérance, le contrôle du handover entre deux BSC dont il a la charge (intra-msc Handover), la gestion des handovers de MS quittant son domaine d'influence vers celui d'un autre MSC (inter-msc Handover) 3.2 Architecture interne d un MSC Le MSC est composé de deux entités essentielles le SSP et le RCP SSP - Assure les fonctions de commutation définie par le standard GSM - Le point de signalisation SS7 dans le réseau - Assure toutes les fonctions téléphoniques contrôlées par le RCP. - Fournit un lien semi permanent entre le RCP et les autres entités. - La commutation entre le réseau fixe et le BSS. RCP - Assure toutes les fonctionnalités relatives à l environnement radio Entité protocols utilisation SSP / PSTN ISUP (ISDN User Part) & TUP (Telephone User Part or Appels traditionnels SSUT) RCP / SSP IN OPERATIONS implement specific mobile telephony functions RCP / RCP MAP (Mobile Application Part) hand-overs RCP / HLR MAP (Mobile Application Part) roaming authentication RCP / BSS RCP / MS 11 Rapport de fin de stage BSSMAP (Base Station Management Application Part) DTAP (Direct Transfer Application Part) mobility Gestion de resources radio - paging - hand-over - location, recording - authentication -call processing - alerting - connection, déconnection

12 3-3 Architecture du centre MSC4 ZAATAR Le centre MSC04 de ZAATAR est centre en plus de sa gestion du 2G, il gère la 3G et voici son architecture 12 Rapport de fin de stage

13 MSC1 MSC2 34 MIC 6 COCs 72 MIC 9 COCs NgHLR NgHLR Stand-by 8 COC 8 COC SMSC IN 12 COC 10 COC 01 COC MSC ZATAR 48 MIC 06 COC BSC ZATAR Call Center 01 COC 48 MIC 12 COC BSC Kaédi2 VMS 24 MIC UMG Zatar 48 MIC 11 COC BSC ROSSO 24 MIC 06 COC UMG Kiffa 08 MIC 02 COC BSC Kaédi1 10 Aters 10 COC 12Aters 11 COC BSC Huawei Zatar 16 MIC 04 COC BSC Aioun BSC Kiffa BSC Tidjikja 13 Rapport de fin de stage

14 Chapitre 3 : la technologie de troisième génération (UMTS) 4-1 Architecture et concept de l UMTS Comme on l a déjà mentionnée, la 3 ème génération des mobiles (UMTS) a été développée dans Le respect d une certaine continuité avec les réseaux de 2 ème génération actuellement en service. Ainsi la norme UMTS a hérité d un certain nombre de concepts et d éléments d architecture de La norme GSM ayant été repris à l identique dans la norme UMTS, d autres ont été plus ou moins modifiés ou améliorés Architecture du réseau UMTS Le réseau UMTS diffère de celui du GSM, essentiellement au niveau de l interface de transmission (W-CDMA au lieu du TDMA ou du FDMA). D où un nouveau réseau d accès, nommé UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network), a été introduit avec l UMTS. Le réseau de la 3 ème génération propose une architecture et un découpage fonctionnels plus ouverts ; en séparant les fonctions liées à la technologie d accès de celles qui ne dépendent pas du mode d accès. Ce concept de séparation de la couche d accès du reste du réseau accroît l évolutivité de la norme UMTS. Cela permettra de faire évoluer l interface radio en minimisant les impacts sur les équipements du réseau. L architecture globale du réseau UMTS est illustrée dans la figure ci-dessous. Le réseau UMTS est composé d'un réseau cœur et d'un réseau d'accès. L'interface entre ces deux réseaux est appelée "Iu". Cette interface a été définie d'une manière aussi générique que possible, afin d'être capable de connecter, en plus de l'utran, des réseaux d'accès de technologies différentes au réseau cœur de l'umts. Ainsi, pourront se connecter, par exemple, le SRAN (Satellite Radio Access Network) ou le BRAN (Broadhand Radio Access Network) qui est un réseau d'accès large bande utilisant une technologie d'accès de type WLAN (Wireless Local Area Network). 14 Rapport de fin de stage

15 Le réseau cœur de l UMTS est scindé en 2 domaines de service : - le domaine CS (Circuit Switched) - le domaine PS (Packet Switched) Le domaine CS est utilisé pour la téléphonie, tandis que le domaine PS permet la commutation Des paquets (utilisés pour les données, Internet...). Ainsi, les téléphones de 3 ème génération Peuvent gérer, simultanément, une communication paquet et circuit. Cette notion de domaine 15 Rapport de fin de stage

16 Permet de modéliser la notion de service dans le réseau cœur et donne la possibilité de créer, ultérieurement, d'autres domaines de service. Les éléments du réseau cœur sont répartis en 3 groupes, qui sont : -Domaine CS comprend : le MSC, le GMSC et le VLR. -Le domaine PS comprend : le SGSN et le GGSN. - Le dernier groupe inclut les éléments communs aux domaines PS et CS, le HLR, l'eir, et l'auc. Les composantes du réseau cœur sont les suivants : - Le groupe des éléments communs : Le HLR (Home Location Register) est la base de données contenant les informations relatives à l'abonné gérées par l'opérateur. Pour chaque abonné, le HLR mémorise les informations suivantes: les informations de souscription (abonnement, souscription à tel service, débit maximal autorisé, etc...) l'identité du mobile, ou IMSI (International Mobile Sation Identity). le numéro d'appel de l'abonné. Le AuC (Authentication Center) est un élément permettant au réseau d'assurer certaines fonctions de sécurité, tels que l'authentification de 16 Rapport de fin de stage

17 l'abonné et le chiffrement de la communication. Ces deux fonctions de sécurité sont activées au début de l'établissement de l'appel avec l'abonné. En cas d'échec de l une d'entre elles, l'appel est rejeté. L'AuC est couplé au HLR et contient, pour chaque abonné, une clé d'identification lui permettant d'assurer les fonctions d'authentification et de chiffrement. L'EIR (Equipment Identity Register) est un équipement optionnel destiné à lutter contre le vol des terminaux mobiles. L'EIR est, en fait, une base de données contenant la liste des mobiles interdits (black list). L'identification du mobile se fait grâce à son IMEI (International Mobile Station Equipement Identity). - Le domaine CS comprend : Le MSC (Mobile-services Switching Center) est un commutateur de données et de signalisations. Il est chargé de gérer l'établissement de la communication avec le mobile. Le GMSC (Gateway MSC) est un MSC un peu particulier servant de passerelle entre le réseau UMTS et le RTCP (Réseau Téléphonique Commuté Public). Lorsqu on cherche à joindre un mobile depuis un réseau extérieur à l'umts, l'appel passe par le GMSC qui effectue une interrogation du HLR avant de router l'appel vers le MSC dont dépend l'abonné. Le VLR (Visitor Location Register) est une base de données attachée à un ou plusieurs MSC. Le VLR est utilisé pour enregistrer les abonnés dans une zone géographique appelée LA (Location Area). Le VLR contient des données assez similaires à celles du HLR. Le VLR mémorise, pour chaque abonné, plusieurs informations, telles que l'identité temporaire du mobile (pour limiter la fraude liée à l'interception et à l'utilisation frauduleuse de l'imsi) ou la zone de localisation (LA) courante de l'abonné. - Le domaine PS comprend : Le SGSN (Serving GPRS Support Node) qui joue le même rôle que le VLR, c'est à dire la localisation de l'abonné, mais cette fois, cela se fait sur une RA (Routing Area). Le GGSN (Gateway GPRS Support Node) a une fonction identique à celle du GMSC, pour la 17 Rapport de fin de stage

18 partie paquet du réseau, en jouant le rôle de passerelle vers les réseaux à commutation de paquets extérieurs (Internet public, un intranet privé, etc...) Le réseau d accès UTRAN Les éléments constituant le réseau d accès sont schématisés dans la figure suivante Les différents constituants de l UTRAN : - le NodeB [2]: son rôle principal est d'assurer les fonctions de réception et de transmission radios pour une ou plusieurs cellules de l'utran. -le RNC (Radio Network Controller) : son rôle principal est le routage des communications entre le NodeB et le réseau coeur. Quand un mobile est en communication, une connexion RRC (Radio Resource Control) est établie entre le mobile et un RNC de l'utran. Le RNC, en charge de cette connexion, est appelé SRNC (Serving RNC). Lorsque l'usager se déplace dans le réseau, il peut être conduit à changer de cellule en cours de Communication, et peut même se retrouver dans une cellule faisant partie d'un NodeB ne Dépendant plus de son SRNC. On appelle, alors, controlling RNC, le RNC en charge de ces 18 Rapport de fin de stage

19 Cellules distantes. D'un point de vue RRC, le RNC distant est appelé drift RNC. Les données, Échangées entre le serving RNC et le mobile, transitent par les interfaces Iur et Iub. Le drift RNC joue donc le rôle de simple routeur vis à vis de ces données. Conclusion Ce stage m a permis de comprendre le fonctionnement et l implémentation d un réseau de téléphonie mobile en général. En particulier les nouvelles technologies telles qu UMTS. 19 Rapport de fin de stage

20 Lors de la première phase j ai l occasion de découvrir les principes du réseau GSM et de se familiariser avec l environnement du travail. Dans la seconde partie j ai découvert l architecture du réseau GSM mise en œuvre dans le centre dans lequel j ai effectué mon stage. Et enfin je me suis penché sur la technologie de troisième génération dans cette phase j ai fait une étude théorique et par la suite une étude sur le réseau déployé dans ce centre pour cette technologie. Brièvement ce stage était pour moi une expérience qui m a permis de mettre en évidence mes pré-requis théoriques sur la téléphonie mobile. Et aussi d apercevoir le mode du travail dans les opérateurs de télécommunications. 20 Rapport de fin de stage