UNIVERSITE LIBANAISE (Faculté de Génie) UNIVERSITE SAINT-JOSEPH (Faculté d'ingénierie) Sous l'égide de l'agence Universitaire de la Francophonie AUF Diplôme d'etudes Approfondies Réseaux de télécommunications Qualité de service d'un centre de service de messagerie GSM (SMSC) Par Youssef Haddad Encadré par : M. George Yazbek et Dr. Samir Tohmé Soutenance le 22 décembre 2004 devant le jury composé de MM. Samir Tohmé Président Mohamad Zoaeter Membre Wajdi Najem Membre Imad Mougharbel Membre Nicolas Rouhana Membre Mahmoud Doughan Membre Maroun Chamoun Membre
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Remerciements Je souhaite exprimer mes vifs remerciements à Dr. Samir Tohmé et M. George Yazbek pour l honneur qu ils m ont fait d être rapporteurs de cette mémoire et ce en dépit de leurs nombreuses responsabilités et occupations. Je suis profondément reconnaissant envers Dr. Chafic Mokbel pour les nombreuses discussions et précieux conseils prodigués, pour tout ce qu il m a appris et pour son optimisme sans mesure qui devenait contagieux quand l on avait le plus besoin. Qu il trouve ici le témoignage de ma profonde et sincère gratitude. Une grande partie de mes travaux n aurait jamais été possible sans le soutien matériel et intellectuel des membres de Jinny Software Ltd. et de l équipe SMSC. Je tiens de ce fait à remercier Mona Rouphael et Fahed Kozah ayant collaboré par leurs travaux à la réalisation de cette mémoire. Je suis redevable à Irène Jabbour et Elias Nahra pour leurs nombreux conseils et les corrections apportées au manuscrit. Je remercie tout particulièrement Denise Haddad pour avoir relu l intégralité de cette mémoire en vue des corrections du français. Je tiens finalement à remercier vivement toutes les personnes qui de près ou de loin ont contribué au bon déroulement de cette mémoire. Qu ils trouvent ici l expression de ma profonde gratitude. 3
Table des matières Liste des figures...6 Liste des tableaux...8 Sommaire...9 Chapitre 1 11 Introduction générale...11 1. Le SMS...11 2. Le succès exponentiel des SMS...11 3. Saturation d un centre de SMS...12 4. Planification de la capacité...13 4.1 Par mesures directes...13 4.2 Par modélisations et simulations...14 4.3 Outils de simulation...14 4.3.1 QNAP...14 Chapitre 2 16 Centre de service de messagerie SMSC...16 1. Les SMS...16 2. Le SMSC...17 2.1 Définition...17 2.2 Architecture...17 2.3 Le logiciel...18 2.4 Les interfaces...18 2.4.1 L interface de l unité de signalisation (SIU)...18 2.4.2 Le système OAM...19 2.4.3 Le système de facturation...19 2.5 Entité Externe des Messages courts «ESME»...19 2.5.1 Le récepteur...19 2.5.2 L émetteur...20 2.5.3 Les files d attente du ESME...20 3. Gestion de messages...21 3.1 Les messages MO...21 3.2 Les messages MT...22 4. Suivi et acquittement...23 5. Les transactions...23 5.1 MO MT...24 5.2 MO MO-ack...26 5.3 MT MT-ack...26 4
6. Mécanisme de contrôle du surcharge...27 6.1 Anti-spamming...27 6.2 Régulation de la sortie...27 6.3 La protection de l entrée...27 Chapitre 3 28 La théorie de la file d attente...28 1. Définition des concepts...28 2. Généralités sur la file d attente...30 3. Les modèles de files d attente...32 3.1 Classification des modèles de files d attente...32 3.2 Quelques exemples de modèles de files d attente...34 4. Performances d un système d attente...34 Chapitre 4 35 Evaluation de performance d'un SMSC...35 1. Introduction...35 2. Les files d attente...36 3. L environnement du test en charge...38 3.1 L architecture du test en charge...38 3.2 Les outils du test en charge...39 4. Modélisation et mesure...39 4.1 Premier choix...39 4.1.1 MO MO-ack...39 4.1.2 MO MT...41 4.1.3 MT MT-ack...45 4.1.4 Conclusion...46 4.2 Second choix...47 4.2.1 MO MO-ack...49 4.2.2 MO MT...52 4.2.3 MT MT-ack...57 4.2.4 Conclusion...60 4.3 L influence du processeur...60 Chapitre 5 64 Conclusions et perspectives...64 Annexe A...67 Références bibliographiques...70 Glossaire et notation...72 5
Liste des figures Figure 1 - Le contexte du SMSC...18 Figure 2 - Le récepteur ESME...20 Figure 3 L émetteur ESME...20 Figure 4 - Message du MO vers le SMSC...22 Figure 5 - Message du SMSC vers MT...23 Figure 6 - MO MT livraison réussie avec la première tentative...25 Figure 7 - Schéma général d'un système d'attente...31 Figure 8 - Stations en série dans un système d attente...31 Figure 9 - Stations en série dans un système d attente...32 Figure 10 - Schéma fonctionnel du test en charge...38 Figure 11 - Modélisation du MO MO-ack (1 er choix)...40 Figure 12 - Courbe des valeurs par mesures directes du temps de séjour pour MO MOack (1er choix)...41 Figure 13 - Courbe des valeurs théoriques du temps de séjour pour MO MO-ack (1er choix)...41 Figure 14 - Modélisation du MO MT (1er choix)...42 Figure 15 - Courbe des valeurs par mesures directes du temps de séjour pour MO MT (1er choix)...43 Figure 16 - Courbe des valeurs théoriques du temps de séjour pour MO MT (1er choix)....43 Figure 17 - Courbe des valeurs par mesures directes de la probabilité de blocage (1er choix)...44 Figure 18 - Courbe des valeurs théoriques de la probabilité de blocage (1er choix)...44 Figure 19 - Modélisation de MT - MT-ack (1 er choix)...45 Figure 20 - Courbe des valeurs par mesures directes du temps de séjour pour MT MTack (1er choix)...46 Figure 21 - Courbe des valeurs théoriques du temps de séjour pour MT MT-ack (1er choix)...46 Figure 22 - Modélisation du SMSC...48 Figure 23 - Modélisation de MO - MO-ack (2 nd choix)...49 Figure 24 - Courbe des valeurs par mesures directes du temps de séjour dans la file d attente «A» (2 nd Choix)...50 Figure 25 - Courbe des valeurs théoriques du temps de séjour dans la file d attente «A» (2 nd Choix)...51 Figure 26 - Courbe des valeurs par mesures directes du temps de séjour dans la file d attente «B» (2 nd Choix)...51 Figure 27 - Courbe des valeurs théoriques du temps de séjour dans la file d attente «B» (2 nd Choix)...52 Figure 28 - Modélisation de MO MT (2 nd choix)...53 6
Figure 29 - Courbe des valeurs par mesures directes du temps de séjour dans la file d attente «C» (2 nd Choix)...54 Figure 30 - Courbe des valeurs théoriques du temps de séjour dans la file d attente «C» (2 nd Choix)...54 Figure 31 - Courbe des valeurs par mesures directes du temps de séjour dans la file d attente «D» (2 nd Choix)...55 Figure 32 - Courbe des valeurs théoriques du temps de séjour dans la file d attente «D» (2 nd Choix)...55 Figure 33 - Courbe des valeurs par mesures directes de la probabilité de blocage (2 nd choix)...56 Figure 34 - Courbe des valeurs théoriques de la probabilité de blocage (2 nd choix)...57 Figure 35 - Modélisation de MT MT-ack (2 nd choix)...57 Figure 36 - Courbe des valeurs par mesures directes du temps de séjour dans la file d attente «E» (2 nd Choix)...58 Figure 37 - Courbe des valeurs théoriques du temps de séjour dans la file d attente «E» (2 nd Choix)...59 Figure 38 - Courbe des valeurs par mesures directes du temps de séjour dans la file d attente «F» (2 nd Choix)...59 Figure 39 - Courbe des valeurs théoriques du temps de séjour dans la file d attente «F» (2 nd Choix)...60 Figure 40 - Temps de séjour de la file "A" pour un taux d'entrées de 400 msg/s...61 Figure 41 - Temps de séjour de la file "B" pour un taux d'entrées de 400 msg/s...61 Figure 42 - Temps de séjour des file "C+D" pour un taux d'entrées de 400 msg/s...61 Figure 43 -Modélisation de MO - MO-ack avec CPU...62 7
Liste des tableaux Tableau 1 - Valeurs des temps de séjour pour MO MO-ack (1 er choix)...40 Tableau 2 - Valeurs des temps de séjour pour MO MT (1er choix)...42 Tableau 3 - Valeurs de la probabilité de blocage (1er choix)...43 Tableau 4 - Valeurs des temps de séjour pour MT MT-ack (1er choix)...45 Tableau 5 - Valeurs des temps de séjour pour MO MO-ack (2 nd choix)...49 Tableau 6 - Valeurs des temps de séjour pour MO MT (2 nd choix)...53 Tableau 7 - Valeurs de la probabilité de blocage (2 nd choix)...56 Tableau 8 - Valeurs des temps de séjour pour MT MT-ack (2 nd choix)...58 8
Sommaire Le SMS (ou Short Message Service) prend aujourd hui un ascendant significatif en terme d utilisation. Il est utilisé si le correspondant ne peut pas parler, pour envoyer une information stockée, pour dire des sujets intimes qui passent mieux qu au téléphone, pour ne pas déranger les correspondants ou pour limiter la facture en fin de mois mais surtout on utilise le SMS pour voter (i.e. Miss Lebanon, Star Academy ) et pour envoyer des vœux au nouvel an. Le trafic de type vote ou "bonne année" met une pression énorme sur un centre de service. En effet le trafic entrant se multiplie par 5 parfois par rapport au trafic normal. Il est important pour un opérateur d'utiliser la capacité maximale du système et de rejeter le trafic supplémentaire. Dans la majorité des cas de surcharge, le délai de traitement augmente avec la charge, les téléphones retransmettent, ceci cause une charge supplémentaire et produit un effet d'avalanche. Le système bloque et ne transmet aucun message. Il est donc nécessaire de bien dimensionner les systèmes pour assurer une bonne qualité de service et des revenus maximums. Comme ces événements sont assez rares (une dizaine de fois par année), il faut revenir à la simulation pour bien comprendre le fonctionnement et valider le paramétrage. Un SMSC est un système très complexe composé de plusieurs processus, files d attente et mémoires tampons de taille limitée. L objectif de ce projet est de modéliser un SMSC dans différentes situations pour pouvoir dimensionner les différentes files de façon à avoir un taux de rejet et un délai minimaux. L introduction de ce document décrit l évolution rapide des messages SMS, la saturation des centraux de messagerie GSM lors d évènement comme un 31 décembre ou une finale de coupe de monde et l importance de l évaluation de performance du système par mesures directes ou par modélisation et simulation ou par les deux ensembles comme on va le voir dans les chapitres suivants. Chapitre deux décrit l aspect architectural d un centre de service de messagerie GSM, tel qu il a été standardisé par 3GPP. Ce chapitre est essentiel pour ceux qui veulent bien comprendre cette étude. Il commence par définir le SMS techniquement, puis il décrit le SMSC avec tous ces composants et tous ses interfaces. Il explique l importance des acquittements MO-ack et MT-ack. Puis il entre plus en détails pour décrire les différentes transactions que subissent chaque SMS lors de son arrivée au SMSC jusqu à son départ vers le destinataire. Enfin il termine par décrire les différents mécanismes pour éviter les surcharges. 9
Chapitre trois introduit la théorie des files d attente et définit les différents concepts y utilisés. Il introduit par la suite les différents modèles des files d attente avec l importance de chacune d elles en donnant quelques exemples. Et enfin, il finit par citer les différents paramètres qui influent sur la performance d un système d attente. Chapitre quatre explique le phénomène de la modélisation, la simulation et l évaluation de la performance du SMSC. Il décrit les différentes considérations théoriques sur les files d attente utilisées dans notre modélisation. Il introduit ensuite l environnement du test en charge : l architecture du test et les outils utilisés. Ensuite, il commence par décrire les différents types de modèles utilisés pour choisir enfin le modèle qui donne une image plus réelle du système. Ce chapitre va aussi présenter les différentes valeurs obtenues par mesures directes pour valider les modèles choisis. Enfin, il affiche l influence du microprocesseur (CPU) sur le temps de séjour des messages dans le système. Pour terminer, le chapitre cinq présente la conclusion et les perspectives de ce travail. Il discute les résultats de la modélisation obtenus dans le chapitre précédent. Il analyse les possibles modifications qui peuvent rendre le centre de service des messages GSM plus performant. 10
Chapitre 1 Introduction générale 1. Le SMS Les SMS ont pris le pas sur d'autres moyens de communication, et offrent aux clients plus de liberté et d'instantanéité. Les SMS sont aujourd'hui majoritairement utilisés dans les circonstances où l'écrit est le mieux adapté en particulier lorsque l'on a besoin de transmettre un message à une personne sans vouloir la déranger (réunion, heure tardive ) ou bien lorsque son environnement immédiat ne permet pas une conversation téléphonique dans de bonnes conditions (bus, train, lieux bruyants). Mais de plus en plus les SMS sont aussi utilisés pour partager des émotions et permettre l'attention sympathique, le témoignage d'affection : souhaiter bon anniversaire, adresser ses félicitations [20] 2. Le succès exponentiel des SMS Le SMS a été lancé en 1992 et est rapidement devenu jusqu'à ce jour, le service d'envoi de données sans fil qui a connu le plus grand succès. Un chiffre permet de réaliser l engouement pour ce type de minis messages : le 31 décembre 2000, au moment du passage au XXI siècle, ce sont près de 7 millions de SMS qui ont été envoyés en France pour se souhaiter une bonne année! Ce sont 15 milliards de messages qui ont été transmis pour le seul mois de décembre 2000 dans le monde, dont 7 milliards en Europe. 11
Chapitre 1 - Introduction générale D autre part, Pour fêter la nouvelle année, les clients Orange ont massivement choisi d'envoyer leurs vœux par SMS : avec 42,5 millions de SMS échangés sur son réseau le 1er janvier 2004 (dont 10,7 millions entre minuit et 1h du matin), le trafic a augmenté de 30% par rapport à 2003. Envoyer ses vœux par SMS, c'est répondre à son désir d'instantanéité pour signifier un message chaleureux à son proche entourage.[21] En 2003, les clients Orange auront échangé 11 millions de SMS en moyenne par jour. Le nombre de SMS par mois par client a très fortement progressé entre 2001 et 2003, passant de 11 SMS en décembre 2001 à 19 SMS en décembre 2003.[21] Les SMS transitent sur le réseau de téléphonie cellulaire par un canal séparé dit de "signalisation" (d où la limitation à 160 caractères). Ce canal séparé n empêche malheureusement pas un phénomène de saturation (bien connu des utilisateurs de téléphones portables) lors d évènements comme un 31 décembre ou une finale de coupe du monde... 3. Saturation d un centre de SMS Aujourd'hui un centre de SMS peut recevoir des millions de messages par jour et peut devenir surchargé à cause de la cadence des arrivées qui excède la capacité du serveur.[5] Un SMSC est muni d un régulateur de trafic qui définit la capacité du serveur. Cette capacité est choisie lors des tests en charge sur le système pour ne pas dépasser une charge maximale. Une fois, on dépasse la capacité du SMSC, ce dernier doit normalement rejeter le trafic supplémentaire et traiter les autres SMS. Dans la majorité des cas de surcharge, le délai de traitement augmente avec la charge, les téléphones retransmettent deux et plusieurs fois le même message, ceci cause une charge supplémentaire et produit un effet d'avalanche. Le système bloque et ne transmet aucun message. Pour faire face à ceci, le contrôle de surcharge peut être employé pour que quelques SMS soient acceptés par le SMSC et l excès soit rejeté. De cette façon le SMSC peut réaliser des temps raisonnables de service pour les messages admis. Le contrôle de surcharge est un grand domaine de recherche et dépend de la performance du modèle du SMSC surchargé. Il est donc nécessaire de bien dimensionner et évaluer la performance du système pour assurer une bonne qualité de service et des revenus maximums. En effet, ce genre de travail permet, par exemple : D assurer un bonne qualité de service en diminuant le temps de traitement pour chaque message. 12
Chapitre 1 - Introduction générale D anticiper et de corriger des éventuels problèmes de performance du centre de SMS. D optimiser les ressources du SMSC au fur et à mesure que les caractéristiques du trafic des utilisateurs changent. D évaluer notre système en calculant le nombre maximale de SMS que peut supporter le SMSC. 4. Planification de la capacité La planification de la capacité est l activité de prédire quand le système deviendra saturé et du moyen pour retarder cette saturation. La prédiction doit tenir compte de l évolution de la charge et des niveaux de services souhaités. La prédiction joue un rôle central dans la planification de la capacité. La planification repose donc sur des outils de prédiction : l analyse analytique et la simulation. Quand le point de saturation est prédit, l analyste doit répondre aux questions typiques suivantes : Pourquoi atteint-on la saturation? Quelles ressources retardent la transaction (goulot d étranglement)? Comment peut-on empêcher ou retarder l apparition de ces goulots d étranglement? Afin de planifier la capacité du système, et d évaluer sa performance, il faut soit prendre des mesures directes soit le modéliser et puis faire la simulation. 4.1 Par mesures directes Les mesures directes de performances peuvent être obtenus à partir des tests en charge sur un SMSC. Cette technique consiste à utiliser des simulateurs de clients qui envoient un nombre configurable de SMS simultanément à un SMSC et prendre les mesures convenables comme le temps de séjour du message dans le système et le nombre de messages dans les files d attente. Les mesures directes conforment la base des autres techniques d évaluation des performances car elles fournissent les données avec lesquelles les modèles du système peuvent être conçus et validés. C est la seule technique qui peut offrir «l image réelle» de l état d un système réel en tenant compte de toutes les caractéristiques de celui-ci. Elle est très utilisée dans une gestion préventive : elle permet, par exemple, d estimer avec précision la qualité de service offerte par le SMSC. Néanmoins, cette méthode a plusieurs inconvénients. D une part, le trafic de SMS entrant est extrêmement variable et imprévisible. Par conséquent, les échantillons du trafic 13
Chapitre 1 - Introduction générale obtenus à un moment donné ne permettent pas toujours de prévoir le comportement du SMSC dans d autres conditions. 4.2 Par modélisations et simulations La modélisation de performance est une partie importante du secteur de recherche des centres de service de messagerie GSM. Sans un modèle correct d'un SMSC il est difficile de prévoir le fonctionnement du programme. Un vrai modèle est la base de la planification de capacité d un SMSC où des modèles sont employés pour prévoir la performance du système avec différentes configurations.[6] Donc la modélisation consiste à représenter le système par un réseau de files d attente qui peut être résolu analytiquement en utilisant les formules de Jackson ou par simulation. Par exemple, une queue et un serveur dans le SMSC peuvent être représenté par une file d attente avec une certaine discipline de service (cf. chapitre 3). On suppose typiquement que le temps entre l arrivée de messages suit une loi de distribution définie par un ensemble de paramètres. La théorie des files d attente permet d obtenir des mesures de performance telles que la moyenne du temps de service, la probabilité de blocage et l occupation moyenne de la file d attente comme des fonctions simples de ces paramètres des lois, ainsi que sur les mécanismes dans les files. L avantage principal de ces techniques est qu elles sont très efficaces, surtout lorsque la solution analytique existe. En plus, elles permettent d explorer un modèle de SMSC que l on contrôle parfaitement. Ceci entraîne en général une meilleure connaissance de la dynamique du système. Malheureusement, la complexité d un centre de service de messagerie GSM rend la modélisation impossible sans faire beaucoup de suppositions simplificatrices qui peuvent compromettre la qualité des résultats. Une fois le modèle est choisi validé, on peut commencer par la simulation pour évaluer le système, valider le paramétrage choisi et assurer, ainsi, une bonne qualité de service et des revenus maximales. 4.3 Outils de simulation Il y a une très grande variété d outils de simulation spécialisés dans l analyse des files d attente. QNAP sera celui utilisé dans cette recherche. 4.3.1 QNAP (Queueing Network Analysis Package) [9] est un langage de description et un outil d analyse de réseaux de files d attente. Il est issu de la recherche menée à l INRIA dans les années 70 et 80, principalement, et maintenant il est distribué et maintenu par la société Simulog. Le système à évaluer est modélisé par un réseau de stations. Une station 14
Chapitre 1 - Introduction générale est composée d une file d attente, d un ou de multiples serveurs attachés à cette file, d une discipline de service et d un mécanisme de routage. QNAP dispose de plusieurs modules de résolution pour analyser le réseau de files d attente. Un nombre limité de configurations simples peut être résolu analytiquement par des solveurs exacts ou approchés (e.g., des algorithmes de convolution-théorème BCMP, analyse MVA (Mean Value Analysis), approches heuristiques, ). Pour des configurations plus complexes, il possède un solveur Markovien. Si cela ne suffit pas, par exemple, à cause d une explosion d états du système, QNAP analyse le réseau au travers d une simulation à événements discrets.[6] 15
Chapitre 2 Centre de service de messagerie SMSC 1. Les SMS Le message court ou le SMS, se compose de 160 caractères alphanumériques si on utilise l'alphabet latin, de 140 caractères binaires si on utilise des données binaires et de 70 caractères pour les langues non-latines comme l'arabe ou chinois. Dans les réseaux GSM, les messages courts sont envoyés à travers le réseau sur des canaux de signalisation. L'utilisation de ces canaux élimine l'utilisation des ressources limitées de voix.[1] Les messages courts fournissent des moyens à bon marché, pour l'opérateur et l'utilisateur, pour communiquer avec d'autres abonnés mobiles et pour envoyer des informations aux abonnés. L'utilisateur juste écrit le message sur le mobile et l'envoie. Durant ces dernières années, le service de message court en GSM a évolué d'être un service utilisé comme notification dans les messageries audio, à un service passionnant de messagerie textuelle et WAP. Le nombre de messages courts envoyés sur les réseaux GSM dans le monde entier a dépassé le 1 milliard par mois. Cette augmentation rapide de transmission des messages SMS a stupéfié les opérateurs de réseau. La plupart de ces opérateurs ont découvert que leur infrastructure existante ne peut pas manipuler ce taux énormes de trafic du SMS. 16
Chapitre 2 - Introduction générale Centre de service de messagerie SMSC 2. Le SMSC 2.1 Définition Le SMSC est le «bureau de poste» qui sert le trafic SMS sur le réseau GSM. Il fonctionne comme une plateforme d'enregistrement et de transfert (store and forward platform). Il reçoit les messages venant des utilisateurs, les analyse et les garde localement, et les fournit à leur destination d une façon sécurisée. Le SMSC utilise le protocole GSM pour communiquer avec les MSCs et les HLRs dans le réseau mobile. Typiquement, le SMSC offre une variété de protocoles d interfaces qui permettent aux entités non-mobiles d envoyer des messages aux mobiles. Ceux-ci incluent les protocoles du courrier électronique et d'internet tels que le SMTP et le HTTP pour les interfaces E-mail et Web. Ils fournissent également des protocoles des entités/applications externes des messages courts comme le «Short Message Peer-to- Peer» (SMPP) et le «External Machine Interface» (EMI) pour l'interfaçage et l'interaction. Le SMSC supporte aussi différents types de messages qui augmentent l'utilisation des services des messages courts, comme les «Smart Messaging» et «Enhanced Messaging Service» qui permettent aux utilisateurs d'échanger l une des messages suivants :[1] Des sonneries (Ringing Tones). Des messages d'image (Picture Messages). Des logos d'opérateur (operator logo). Des icônes identifiant la ligne appelante (Calling Line Identifications icons). Des mélodies. Des sons (sounds). Des animations.... 2.2 Architecture Le SMSC peut être relié à différentes entités externes [2]. Il est relié au réseau mobile à travers l interface de l unité de signalisation (Signaling Interface Unit SIU) où est implémenté le GMSC. Il peut utiliser trois types de protocoles pour se connecter à l entité externe des messages courts (External Short Messaging Entity ESME): «Short Message Peer to Peer» (SMPP). «External Machine Interface» (EMI) SEMA ou «Open Interface Specifications» (OIS) Ils peuvent utiliser soit le protocole TCP/IP soit le protocole X25 comme porteur. Le SMSC se relie également aux systèmes suivants [12]: Système de facturation. Systèmes d opération, d administration et de maintenance (OAM). Système prépayé. 17
Chapitre 2 - Introduction générale Centre de service de messagerie SMSC ESME ESME ESME SMPP sur TCP/IP ou X25 EMI sur TCP/IP ou X25 SEMA sur TCP/IP ou X25 Réseau Mobile SIU G M S C SMSC Syst. OAM Syst. De fact. Syst prépayé Figure 1 - Le contexte du SMSC 2.3 Le logiciel Le logiciel du SMSC est constitué :[1] D un Système d Opération. Il peut être Solaris ou Linux. D une base de données spécifique avec son serveur. Elle peut être de type Informix ou MySQL. De l application SMSC. Le logiciel du SIU est constitué : D un système d Opération. D un GSM ou IS-41 MAP et le logiciel du protocole SS7. 2.4 Les interfaces 2.4.1 L interface de l unité de signalisation (SIU) Le SMSC communique avec le reste du réseau mobile en utilisant le protocole GSM ou IS-41 «Mobile Application Part» (MAP) à travers le SS7. Il peut communiquer directement avec les centres de commutation mobile (MSC) et le «Home Location 18
Chapitre 2 - Introduction générale Centre de service de messagerie SMSC Register» (HLR) afin d'envoyer et de recevoir les messages courts aux appareils mobiles. Il peut également communiquer avec ces éléments par le «Signaling Transfer Points» (STP). 2.4.2 Le système OAM Il est formé d un certain nombre d interfaces qui fonctionnent le système d'opération, d'administration, et de maintenance (OAM). Elles permettent à un opérateur de lancer, configurer, et surveiller le SMSC en service dans un réseau réel. 2.4.3 Le système de facturation Le SMSC fournit une interface de facturation qui aide l'opérateur à charger ses abonnés pour l'utilisation du service de message court. 2.5 Entité Externe des Messages courts «ESME» Les interfaces ESME permettent à des applications externes non-mobiles de se connecter avec le SMSC. Les opérateurs et les fournisseurs de service utilisent les connections de l entité externe des messages courts pour fournir aux abonnés mobiles une variété de services, tels qu'envoyer des mises à jour de nouvelles, des e-mails de notification, des logos, des sonneries, etc. Actuellement, le SMSC peut supporter trois types d'interfaces : «Short Message Peer to Peer» (SMPP). «External Machine Interface» (EMI) / «Universal Computer Protocol» (UCP). «Open Interface Standard» (OIS). Chaque interface utilise un émetteur pour transmettre des messages à et un récepteur pour recevoir des messages du SMSC. Tous les deux peuvent être sur la même connexion (transceiver) ou chacun utilise une connexion différente (émetteur et/ou récepteur).[2] 2.5.1 Le récepteur Le récepteur manipule tout le trafic des messages venant du SMSC vers le ESME. L'administrateur de SMSC définit une adresse virtuelle de centre de service, et/ou une gamme des adresses qui identifient le ESME. Le SMSC route tous les messages reçus MO selon l'adresse indiquée vers le ESME convenable. Le SMSC route les messages et les notifications ayant le ESME comme destination, vers client ESME approprié à travers la base de données, comme représenté sur la figure cidessous : 19
Chapitre 2 - Introduction générale Centre de service de messagerie SMSC SMSC DB SMSC Serveur récepteur ESME Notification des Messages Normales Client ESME ESME JQ Figure 2 - Le récepteur ESME 2.5.2 L émetteur Le serveur émetteur ESME reçoit tous les messages à diffuser du client ESME et les envoie au SMSC, comme le montre la figue 3. SMSC SMSC DB Serveur émetteur ESME Envoie du message Client ESME Queue du SMSC Figure 3 L émetteur ESME 2.5.3 Les files d attente du ESME Le SMSC peut supporter 2 méthodes pour faire passer les messages au récepteur ESME [2] : A. La base de données Cette méthode assure qu'aucun message n'est perdu en cas de problèmes : les messages sont stockés dans la base de donnéess pour être délivrés au récepteur ESME correspondant. Ceci est convenable dans le cas des applications à bas trafic. 20
Chapitre 2 - Introduction générale Centre de service de messagerie SMSC B. Les Files d attente Cette méthode s est avérée utile pour des applications en temps réel (comme les applications vote), où un nombre énorme de messages devraient être manipulés dans une période très courte. Elle est rapide et elle allège le système de la charge inutile sur la base de donnéess. 3. Gestion de messages Ce document définit un message GSM en tant qu'un des événements suivants : Message court d origine mobile, envoyé vers le SMSC. Message court, envoyé par le SMSC, vers un destinataire mobile. Il existe plusieurs autres types de messages GSM, mais seulement les 2 types précédents seront expliqués et détaillés pour être modélisés après. 3.1 Les messages MO Le mobile d origine écrit le SMS et l envoie vers le mobile destinataire. Le GMSC reçoit le message envoyé et le transmet au SMSC. Celui-ci enregistre le SMS dans sa base de données pour l envoyer après au mobile destinataire. Un acquittement sera créé pour informer le mobile d origine que le message est reçu par le SMSC. Si le MO ne reçoit l acquittement avant six secondes, le mobile affiche une erreur de transmission par défaut. 21
Chapitre 2 - Introduction générale Centre de service de messagerie SMSC MO GMSC SMSC SMSC Envoie nouveau SM Envoie nouveau SM Stocke le nouveau SM ACK ACK Figure 4 - Message du MO vers le SMSC 3.2 Les messages MT Le SMSC, ayant stocké le message reçu dans sa base de données, commence l opération de transmission vers le destinataire. L émetteur envoie le message vers le GMSC, qui, à son tour, l envoie vers le mobile destinataire à travers les canaux de signalisation. Alors le mobile récepteur envoie un acquittement vers le SMSC pour confirmer qu il a bien reçu le message. Ayant reçu l acquittement, le SMSC efface le message de sa base de données pour laisser la place aux autres SMS. 22