Organisation de GSM IFT-6275 IFT-6275 PSTN /ISDN BTS BSC BTS MSC MSC BTS BSC BTS BSC MSC BTS BTS BTS BSC

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1 Global System for Mobile Communication Architecture cellulaire pour une meilleure utilisation des fréquences: différentes fréquences dans des cellules voisines Topographie et densité détermine la structure Une station de base par cellule Passage d une cellule à l autre La station mobile choisit la cellule Organisation de GSM PSTN /ISDN BSC MSC BSC MSC BSC MSC BSC MS - Mobile Station BSS - Base Station Subsystem - Base Transceiver Station, BSC - Base Station Controller MSC - Mobile Switching Center 1

2 Interface radio Canaux MS -> BS ; Canaux BS -> NS 124 canaux de 200kHz dans chaque direction (FDMA) Chaque canal divisé en temps: (1 TDMA trame) qui eux sont regroupés en multitrame: 26 trames TDMA trame: 217 trame/sec (4.165 ms) Chaque 25 trames une trame de contrôle, 26 trames regroupés en multi-trame 8 slots ou burst period par trame à ms kbps par canal (pour 8 utilisateurs) Allocation de fréquences GSM exploite à la fois les techniques SDMA, FDMA et TDMA (espace, fréquence, temps) Canal descendent GSM MHz GSM à 1880 MHz Canal montant 890 à 915 MHz 1710 à 1785 MHz Espacement entre canaux up-down Canaux (FDMA) 45MHz MHz 374 Largeur 200KHz 200KHz TDMA 8 8 2

3 Trame TDM Structure des trames 3

4 Structure des canaux 4 types de bursts: Normale: données et signalisation F-burst: Frequency correction channel (FCCH) S-burst: Synchronisation channel (SCH) Access burst: Random access channel (RACH) Structure des canaux Canaux de trafic (THC Traffic Channels): voix et données Canaux de contrôle Broadcast control channel (BCH) : BS -> MS (idendité,états) Dedicated control channel (DCCH): mis à jour de localisation, enregistrement, appel mobile (call setup) Common control channel: Paging channel (PCH) Random access channel (RACH), slotted ALOHA Access grant channel (AGCH), allocation d un canal et slot (allocation de Stand-alone Dedicated channel (SDCCH). 4

5 Qualité - Techniques La radiocommunication n'est pas fiable Perturbations des cellules voisines Chemins multiples (multipaths problem) Dispersion Ombre de diffusion Frequency hopping 217 fois par seconde Interférence rare Conflits avec cellules voisines non pas sur chaque fréquence Codage de la voix Codage redondante Entrelacement pour mieux distribuer les erreurs Architecture GSM Sous-systèmes: La station mobile : MS - Mobile Station Le sous-système radio : BSS - Base Station Subsystem Le sous-système réseau : NSS Network Subsystem Le sous-système opération : OSS Operation Subsystem 5

6 Zone géographique Roaming Utilisateurs qui se déplacent Passage à un autre réseau HLR (à la maison) VLR (visiteur ailleurs) Handover/Handoff Nécessaire pour une structure cellulaire Passage d une BSS à une autre BSS Passage peu être interne ou externe (avec MSC) Adressage Mobilité Numéro d utilisateur mobile (MISDN : Mobile subscriber ISDN) Numéro internationale de station mobile (IMSI: International Mob ile subscriber identity) Numéro de station de roaming (MSRN: Mobile station roaming number) 6

7 Routage d appel d une MS Appeler un station mobile: Code du pays + code régional + numéro de l abonné (dans SIM: Sub scriber Identity Module) Registre HLR (Home Location register) Registre VLR (Visitor Location Register) Services de transmission: 13 kbps pour la voix 9.6 kbps pour les données Téléservices Services Téléphonie (incl. 911) SMS: Short message system (160 Bytes) Vidéotex Télétex Téléfax G3 7

8 Systèmes de communication sans fil GSM (Global System for Mobile Communications) HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) GPRS (General Packet Radio Service) EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) IS-95 - CDMA UMTS / W-CDMA (Universal Mobile Telecommunications System / Wideband-CDMA) HomeRF (Home Radio Frequency) Bluetooth WLAN (Wirless Local Area Networks) HiperLAN/2 Techniques de communication sans fil HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) GSM extension: bundling up to 3 channels (slots) with 14,4 kbit/s each allows download with max. 43,2 kbit/s, 1 Uplink with 14,4 kbit/s GSM (Global System for Mobile Communications) worldwide mobile communication standard, 9600 (14.400) Bit/s, basic "framework" for many extensions GSM Radio Modems (PC Card) cellular phone and interface to notebook or handheld computer already available in some European GSM networks cable / IR / Blutooth 8

9 Techniques de communication sans fil GPRS (General Packet Radio Service) GSM extension: packet oriented transmission with all 8 slots (bundled) of a GSM connection, max. 170 kbit/s, accounting based on transmitted data volume requires new hardware on both sides, the operator's and the user's already available EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) GPRS extension with higher data throughput (48 kbit/s per slot), allows max. 384 kbit/s interesting alternative to UMTS probably available in 2001 / 2002 Techniques de communication sans fil UMTS / W-CDMA (Universal Mobile Telecommunications System / Wideband-CDMA) new mobile communication network with packet oriented transmission, accounting based on transmitted data volume 3 modes: 2MBit/s (stationary), 512 kbit/s (< 60 km/h), 128 kbit/s (> 60 km/h) use of IP (from radio reception down to the Backbone) "Voice over IP" requires new hardware on both sides, the operator's and the user's (2-3 times higher density of transmitters in comparison to GSM) frequencies: 1,9-2,2 GHz probably available in

10 HomeRF Radio LANs standard for wireless communication between PCs, consumer devices etc. at home (1998) Shared Wireless Access Protocol (SWAP): hybrid protocol combining DECT (TDMA) and CSMA according to a modificated IEEE standard up to 6 wireless telephone connections, data rate 1-2 Mbit/s 2,4 GHz (FHSS), transmission power max. 100 mw, range 50m (indoor) HomeRF products are not yet available on the market. Radio LANs HiperLAN/2 frequency: 5,2 and 5,6 GHz with channel bundling up to 54 Mbit/s (HiperLAN/2) originally developed on the basis of wireless ATM research standardization not yet finished supports QoS (Quality of Service) possiblity of encryption includes authentification mechanism capable of multicasts 10

11 Radio LANs WLAN (IEEE b) frequency: 2,4 GHz (worldwide ISM band) use of spread spectrum policies for suppression of interfering signals Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) bandwidth: 1-11 Mbit/s (gross, DSSS) MAC-Protocol: CSMA/CA with acknowledgement Bit encryption (WEP) multichannel roaming transmission power: max. 100 mw (Europe) Exemple WLAN Rèseau spontané sans point d accès Jusqu à 5 stations Réseau autonome avec un point d accès Jusqu à 256 stations Access Point 11

12 Exemple WLAN Rèseau autonome avec plusieurs points d accès Connexions entre les points d accès: Câble Sans fil Exemple WLAN university building, computer centre,... LAN-to-WLAN coupling Dormetories, student's hostel, university building,... House 1 directional transmission House 2 wired network Server Internet wireless network 12

13 Technologies - Systèmes Range km Satellite Radio Local Area Wide Area km 1-6 km m 5-15 m 1-1,5 m TETRA GSM- Radio Modem IRDA DECT GPRS UMTS Power Bluetooth Bluetooth WLAN HiperLAN/2 Data Rate Kbit/s area Mbit/s area 13