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

Xavier Lagrange Enseignant-chercheur, département RSM Tél : 02.99.12.70.36 E-mail : 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 2012-2013, semestre d'automne Responsable module : Xavier Lagrange et Lout Nuaymi

Table des matières Fiche du module................................................................ 2 Cours 1 : Signalisation sémaphore.............................................. 5 Cours 2-3 : Architecture et procédures dans le sous-réseau xe à commutation de circuits de GSM............................................................... 25 Cours 4-6 : L interface radio de GSM.......................................... 53 Cours 7 : Principes généraux de GPRS.........................................97 Cours 8 : Principes de L'UMTS et de ses évolutions........................... 117 TD1 et 2 : Concept cellulaire et interface radio GSM / Procédures GSM...... 135 TD3 et 4 : Bureau d'étude sur la portabilité du numéro....................... 151 - - - - : Documents de l'arcep, annexes au bureau d'étude................... 164 - - - - : Extrait Rec GSM 03.66, annexe au bureau d'étude.................... 173 TP 1 : Analyse de traces GSM avec GSM-Show............................... 209 - - : Documentation GSM-Show............................................... 212 Glossaire..................................................................... 220

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

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 https://formations.telecom-bretagne.eu/vilab/virtual-labs/ Lectures recommandées - X. Lagrange, P. Godlewski, S. Tabbane, Réseaux GSM, des principes à la norme, 5ème édition, Hermès 2000. - P. Lescuyer, UMTS : Les origines, l'architecture, la norme. Dunod, 2002. - 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: 978-0-470-01694-7, Wiley, February 2006 Observations Des lectures supplémentaires sont proposées sur le site Moodle du Module 4

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...1 2. Caractéristiques de la signalisation voie par voie...3 3. Principes généraux de la signalisation sémaphore...4 4. Architecture en couches du SS7...9 5. Les sous-systèmes utilisateurs...17 6. Signalisation non associée circuit...24 7. Synthèse...33 8. Références...37 5

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 - 2.1. 2012 1 1.1. 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 01 45 80 00 00 à 01 45 99 99 99 : 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 - 2.1. 2012 2 6

2. Caractéristiques de la signalisation voie par voie URA RESEAU DE CONNEXION 45817457 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 - 2.1. 2012 3 3. Principes généraux de la signalisation sémaphore 3.1. Définition URA 3 URA Unité de commande 45817457 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 - 2.1. 2012 4 7

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 - 2.1. 2012 5 3.2. 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 - 2.1. 2012 6 8

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 - 2.1. 2012 7 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 - 2.1. 2012 8 9

4. Architecture en couches du SS7 4.1. 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 - 2.1. 2012 9 4.2. 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 - 2.1. 2012 10 10

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 - 2.1. 2012 11 Format général de la trame Dernier transmis Fanion Redondance de contrôle Information ( 272 octets) SIO spa re LI Numéros de trame Premier transmis Fanion 01111110 8 bits 2 b 6 bits 16 bits 01111110 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 - 2.1. 2012 12 11

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 - 2.1. 2012 13 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 - 2.1. 2012 14 12

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 - 2.1. 2012 15 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 - 2.1. 2012 16 13

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 - 2.1. 2012 17 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 - 2.1. 2012 18 14

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 - 2.1. 2012 19 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 - 2.1. 2012 20 15

5.2. Interconnexion des réseaux SS7 Le Problème de l'adressage 476 PS PTS réseau SS7 international 2-016-0 PS 1 PS PTS PTS 240 3-004 PS 47 PS PTS PS 2-124-1 PS 47 PTS 240 476 PS passerelle SS7 internationale PS 22 réseau SS7 pays A réseau SS7 pays B Ecriture des codes PS internationaux en décimal : 2 016 0 -> 4224 3b 8b 3b X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore - 2.1. 2012 21 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 - 2.1. 2012 22 16

Appel international Réseau SS7 Rés int.ss7 Réseau SS7 A B C D réservation circuit IAM (+49 241,CIC1) DPC=1 réservation circuit IAM (+49 241,CIC2) DPC=2-124-1 réservation circuit IAM (+49 241,CIC3) DPC=476 ACM(CIC1) ACM(CIC2) ACM(CIC3) RLE X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore - 2.1. 2012 23 6. 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 - 2.1. 2012 24 17

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 - 2.1. 2012 25 6.3. 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 - 2.1. 2012 26 18

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 +49 241... +49 241... +49 241... 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 - 2.1. 2012 27 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 : 208 10 2101481234 Mobile Country Code : 208 Mobile Network Code : 10 Mobile Subscriber Identification Number : 2101481234 Traduction de l IMSI en Appellation Globale 208 => 33 10 => 609 2101481234 = 2101481234 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore - 2.1. 2012 28 19

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 - 2.1. 2012 29 6.5. 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 - 2.1. 2012 30 20

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 - 2.1. 2012 31 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 - 2.1. 2012 32 21

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 - 2.1. 2012 33 7.1. 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 - 2.1. 2012 34 22

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 - 2.1. 2012 35 Source : http://www.infolizer.com/?title=m3ua+rfc X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore - 2.1. 2012 36 23

8. Références [Dub 99] Olivier Dubuisson, ASN.1 communication entre systèmes hétérogènes, Collection Technique et Scientifique des Télécommunications, Editions Springer, 1999. [MOD 90] Modarressi A.R. et Skoog R. A.,«Signaling System No. 7: A Tutorial», IEEE Communications Magazine, Juillet 1990. [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, 1998. 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, 2000. X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 Signalisation sémaphore - 2.1. 2012 37 24

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 Sommaire 1. Architecture générale de GSM...3 1.1. Utilisation du SS7 pour GSM...5 1.2. Transmission de la voix (plan utilisateur)...9 1.3. Interconnexion PLMN-RTC...12 1.4. Architecture en couches pour l'accès...14 1.5. Architecture en couches au sein du sous-réseau fixe...16 2. Déroulement des fonctions de mobilité...17 2.1. Identités et numéros...18 2.2. Fonctions de sécurité...19 2.3. Mise à jour de localisation...27 3. Déroulement des fonctions de communication...35 3.1. Appel Sortant...35 3.2. Appel Entrant (sans portabilité du numéro)...37 3.3. Appel mobile-mobile...40 3.4. Portabilité du numéro...42 3.5. Fin de communication...46 4. Messages courts...48 4.1. Le service de message courts...48 4.2. Transfert sortant d'un message court...51 4.3. Transfert entrant d'un message court...52 5. Références...55 6. Tableau récapitulatif sur principales identités...56 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 2 25

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 4 26

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 6 27

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 23.002 V4.8.0 7 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 8 28

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 29

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 1.3. 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 30

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 1.4. 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 31

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 1.5. 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 32

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 190 17 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 2.1. 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 33

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 34

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 35

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 2 715 647 - Incrémenté à chaque nouvelle trame - Période : 2 715 647 * 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 36

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 37

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 38

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 39

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 40

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 41

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 42

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 43

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 3.3. 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 44

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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 3.4. Portabilité du numéro Portabilité préconisée par l ARCEP (décision n 2 006-0381) Loi du 2 août 2005 (2005-882) et le décret du 27 janvier 2006 (2006-82) 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 : http://portabilite.org) - créé le 24 mars 2006-27 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 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 45

Mise en œuvre de la portabilité La règle «les premiers chiffres du numéro d un abonné mobile (en 06) déterminent l opérateur de cet abonné» n est plus vraie Les commutateurs routent toujours en fonction de la règle précédente Allocation d une plage de numéros en 06 00 qui respectent cette règle (décisions ARCEP) Free : 06 00 0x xx xx Orange: 06 00 1x xx xx SFR: 06 00 2x xx xx Bouygues Télécom: 06 00 3x xx xx Afin de ne pas modifier le fonctionnement des MSC, mise en place d une passerelle : MNP-SRF, Signalling Relay Function for support of Mobile Number Portability Deux interrogations du MNP-SRF : - Interrogation 1 pour connaître l opérateur qui gère l abonné - Interrogation 2 du MNP-SRF de l opérateur de l abonné appelé pour connaître sa localisation Exemple dans séance de Travaux Dirigés 43 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 Appel vers un numéro porté : première consultation d un MNP-SRF HLR opérateur A NPDB opérateur de MSISDN? MNP-SRF opérateur quelconque SRI ack(préf A +MSISDN) SRI(MSISDN) MSC/VLR opérateur quelconque SRI = MAP Send_Routing_Information Pref A = Préfixe A, préfixe en 06 00 indiquant l opérateur de l abonné 44 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 46

Appel vers un numéro porté : deuxième consultation d un MNP-SRF/HLR échange avec VLR HLR HLR de l'abonné SRI(MSISDN) MNP-SRF NPDB vérification éventuelle SRI ack(msrn) SRI(MSISDN) MSC/VLR opérateur de l'abonné SRI = MAP Send_Routing_Information 45 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 3.5. Fin de communication BSS MSC/VLR CAA ou MSC PHONE MS DISCONNECT RELEASE REL (CIC) RELEASE COMPLETE RLC (CIC) Raccroché par l'abonné mobile 46 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 47

BSS MSC/VLR CAA ou MSC PHONE MS DISCONNECT REL (Release) RELEASE RELEASE COMPLETE RLC (Release comp) Raccroché par le poste fixe 47 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 4. Messages courts 4.1. Le service de message courts Transmission d'un message court de 160 caractères entre un serveur et le mobile [GSM 03.40] SC : Service Center (SM-SC, Short Message Service Center) possibilité de stockage des messages en cas d'indisponibilité du mobile demandé réseau capable d'avertir le SC de la disponibilité d'un mobile horodatage des messages par le SC Remarques le transfert de messages courts peut se faire en cours de communication sans allocation supplémentaire de ressource radio 48 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 48

Classes de message 0 message destiné au mobile, affichage immédiat et acquittement immédiat (pas nécessairement stockage ni dans carte SIM, ni dans terminal) 1 message à stocker destiné au mobile acquittement si stockage possible dans terminal ou carte SIM 2 message destiné à la carte SIM et acquittement positif si stockage dans la carte 3 message destiné à un terminal externe mais acquittement dès que le message peut être stocké dans le mobile Applications possibles messagerie bi-directionnelle services supplémentaires non structurés transmission de consommation de taxes téléphoniques en temps réel programmation/lecture à distance de carte SIM (pour carte SIM avec communications pré-payées) 49 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 Transmission des messages courts dans le réseau Messages courts transportés dans des messages MAP Utilisation de la signalisation sémaphore non associée circuit (économie) Il n y a pas besoin de numéro de roaming 50 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 49

4.2. Transfert sortant d'un message court Le mobile est authentifié s'il est n'est pas en communication MS BSS VMSC/VLR HLR accès et allocation canal authentification et chiffrement SMS- IWMSC SC SMS CP-DATA[RP-DATA] MAP_FORWARD _SHORT _MESSAGE SMS CP-ACK stockage du message MAP_FORWARD _SHORT_MESSAGE ack SMS CP-DATA[RP-ACK ] SMS CP-ACK libération Transfert d'un message court par un mobile 51 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 4.3. Transfert entrant d'un message court 52 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 50

MS BSS VMSC/VLR HLR SMS-GMSC SC Transfert du message MAP_SEND _ROUTING _INFO _FOR_SM MAP_SEND_ROUTING _INFO_FOR_SM ack PAGING RR PAGING REQUEST PAGING RR PAGING REQUEST MAP_FORWARD _SHORT_MESSAGE MAP_FORWARD _SHORT_MESSAGE nack MAP_REPORT _SM_DELIVERY _STATUS MAP_REPORT _SM_DELIVERY _STATUS ack compte-rendu d'expédition Transfert d'un message court sans succès vers un mobile 53 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 MS BSS VMSC/VLR HLR accès et allocation canal MM LOCATION UPDATING REQUEST COMPLETE L3 INFO. [LOC. UPD.] MAP_READY _FOR_SM suite de l'inscription MAP_READY _FOR_SM ack SMS- IWMSC SC MAP_ALERT _SERVICE _CENTRE alerte MAP_ALERT_SERVICE _CENTRE ack transfert message court suivant procédure Réveil d'un mobile après échec d'un message court 54 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 51

5. Références [Ebe 99] J. Eberspächer & J.H. Vögel, GSM Switching, services and protocols, Editions John Wiley, 1999. [MoP 92] M. Mouly, M.B. Pautet, The GSM system for Mobile communications, Publié par les auteurs, 1992 (http://perso.wanadoo.fr/cell.sys/index_fr.htm). GSM 09.02 : TS 100 974, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Mobile Application Part (MAP) specification, version 6.1.1 Release 1997, 1998-08 55 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 6. Tableau récapitulatif sur principales identités Sigle Signification Mémorisation connu de l'utilisateur Utilisé par le réseau IMSI TMSI IMEI MSISDN MSRN PIN International Mobile Station Identity Temporary Mobile Station Identity International Mobile Equipement Identity Mobile Station ISDN Number Mobile Station Roaming Number Personnal Identification Number SIM,HLR, VLR N Pendant l'inscription, les appels sauf sur l'interface radio SIM, VLR N Sur l'interface radio, pour l'inscription et les appels terminal, EIR N Pour l'inscription et les appels suivant le paramétrage du réseau HLR,VLR O Converti en IMSI par le HLR VLR N Alloué par le VLR au GMSC (via le HLR) pour router l'appel arrivée SIM O Clé totalement locale à la station mobile Ki Authentication key SIM, AUc (HLR) N Jamais transmis dans le réseau 56 X. Lagrange, Télécom Bretagne, RSM, RES 303-2 et 3 Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.8. 2012 52

RES 303 Architecture des réseaux de mobiles C4-C6. L interface radio de GSM Xavier Lagrange dép. RSM 09/2012 Télécom Bretagne Sommaire 1 Présentation de l architecture 1 1.1 Rappel sur les interfaces (approche en couches)... 2 1.2 Les canaux logiques sur l interface radio... 4 2 Couche physique (TDMA) 6 2.1 Découpage du spectre... 6 2.2 Canal physique dans GSM... 11 2.3 Présentation de la chaîne de transmission... 29 3 Principaux canaux logiques 34 3.1 Fonctions à remplir... 34 3.2 Notion de multitrame... 35 3.3 Canaux de diffusions... 36 3.4 Les canaux de contrôle partagés... 38 3.5 Contrôle associé à un TCH... 41 3.6 Structure demi-débit (half rate)... 42 53

3.7 Les canaux de signalisation dédiés... 45 3.8 Synthèse des fonctions des canaux logiques... 46 3.9 Exemples de configuration des canaux logiques... 47 4 Couche liaison de données 48 4.1 Portée du LAPDm... 48 4.2 Formats du LAPDm... 49 4.3 Rappels sur les protocoles de liaisons de données... 52 5 Actions du mobile en état de veille 53 5.1 Présentation de l'état de veille... 53 5.2 Processus de sélection de cellule... 54 5.3 Critère d'affaiblissement C1... 56 5.4 Critère de resélection C2... 57 5.5 Activité du mobile pendant l'état de veille... 59 6 Procédures radio liées au mode dédié 60 6.1 Allocation de canaux dédiés... 61 6.2 Gestion des canaux dédiés... 65 6.3 Libération de canaux dédiés... 68 6.4 Activation du chiffrement... 71 6.5 Passage d'un canal de signalisation à un canal de trafic... 72 6.6 Le handover... 73 7 Recommandations utilisées 82 54

1 Présentation de l architecture BSS NSS HLR BTS BTS BTS BSC MSC VLR P S T N BSS : Base Station Subsystem (Réseau d accès) BTS : Base Transceiver Station ensemble d émetteurs-récepteurs co-localisés utilisation massive de la tri-sectorisation (3 BTS en un même lieu) BSC : Base Station Controller gestion de la ressource radio TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 1 1.1 Rappel sur les interfaces (approche en couches) CM CM MM MM RR RR BSSAP BSSAP SCCP SCCP MTP3 MTP3 LAPDm LAPDm Layer 2 Layer 2 MTP2 MTP2 Ph Layer Ph Layer Ph Layer Ph Layer MTP 1 MTP1 MS radio/um BTS Abis BSC A MSC Sigles BSSAP : BSS Application Part (DTAP : Direct Transfert Application Part + BSSMAP : BSS Management Application Part) CM : Connection Management LAPDm Link Access Protocol on the Dm channel (m=mobile) MM : Mobility Management MTP : Message Transfer Part (Signalisation Sémaphore n 7) SCCP : Signalling Connection Control Part (Signalisation Sémaphore n 7) RR : Radio Resource Management TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 2 55

... L interface radio (architecture en couches) LAYER 3 : MANAGEMENT LAYER Connection Management (CM) Call Control (CC) Supplementary Services (SS) Short Message Service (SMS) Mobile Mgt (MM) Autentication, Location Updating IMSI attach/detach, Identification, Radio Resource Mgt (RR) Paging, Cipher mode set, Frequency Redefinition Assignment, Handover, Measurement Report, LAYER 2 : DATA LINK LAYER retransmission mecanisms for each logical channel P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 TCH BCCH CCCH DCCH SCH FCCH RACH PCH AGCH SDCCH SACCH FACCH Error Protection and Detection Map logical Ch. onto Physical Ch. Radio Subsystem Link Control Building and Transmit Burst on Phys. Ch. LAYER 1 : PHYSICAL LAYER Architecture en couches de l interface radio (vue du mobile) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 3 1.2 Les canaux logiques sur l interface radio Classe Sous-classe fonction Broadcast Channel (BCH) Frequency Correction Channel. (FCCH) calage sur fréquence porteuse unidirectionnel en diffusion Synchronization Channel (SCH) synchronisation + identification Broadcast Control Channel (BCCH) informations système Common Control Channel Paging Channel (PCH) appel du mobile (CCCH) Random Access Channel (RACH) accès aléatoire du mobile bidirectionnel Access Grant Channel (AGCH) allocation de ressource Avec accès partagé Cell Broadcast Channel (CBCH) messages courts diffusés Canaux dédiés Stand-Alone Dedicated Control Channel (SDCCH) signalisation Traffic Channel (TCH) Fast Associated Control Channel (FACCH) voix ou données exécution du handover Canal associé Slow Associated Control Channel (SACCH) supervision de la liaison TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 4 56

... Les canaux logiques sur l interface radio Il faut transmettre - des informations «utilisateur» c est-à-dire de trafic (cf. Traffic Channel ou TCH) mais aussi, - la signalisation (CM, MM, RR) - des informations pour des tâches auxiliaires (contrôle des paramètres physiques, contrôle logique) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 5 2 Couche physique (TDMA) 2.1 Découpage du spectre Multiplicité des bandes de fréquences utilisables dans GSM [GSM 05.05] - bande à 900 MHz, à 1800 MHz - utilisation du 1900 MHz aux U.S. - extensions pour le 450 MHz, le 480 MHz, le 850 MHz (chemins de fer) Découpage du spectre en porteuses espacées de 200 khz Porteuses identifiées par ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number) 0 ou 1 ARFCN 124 f d = 935 + 0,2 ARFCN (GSM 900) 128 ARFCN 251 f d = 869,2 + 0,2 (ARFCN 128) (GSM 850) 259 ARFCN 293 f d = 460,6 + 0,2 (ARFCN 259) (GSM 450) 306 ARFCN 340 f d = 489 + 0,2 (ARFCN 306) (GSM 480) 512 ARFCN 885 f d = 1805,2 + 0,2 (ARFCN 512) (DCS 1800) 975 ARFCN <1024 f d = 935 + 0,2 (ARFCN 1024) (GSM 900 E) Pour les systèmes PCS 1900 512 ARFCN 810 f d = 1930,2 + 0,2 (ARFCN 512) (PCS 1900) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 6 57

Duplexage A chaque fréquence sur la voie descendante correspond une fréquence sur la voie montante déduite par une soustraction d une valeur constante (FDD, Frequency Division Duplex) f u = f d 45 MHz en 900 MHz et 850 MHz f u = f d 95 MHz en 1800 MHz f u = f d 80 MHz en 1900 MHz f u = f d 10 MHz en 450 et 480 MHz Une porteuse duplex = f u et f d fréquence 200 khz porteuse descendante écart duplex (45 MHz en 900 MHz, 95 MHz en 1800 MHz) 200 khz porteuse montante temps TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 7 Multiplexage temporel fréquence slot ou intervalle de temps 577 µ s 0 1 2 3 4 5 6 7 trame TDMA 4,615 ms temps Trame TDMA (ou TDMA frame) Chaque porteuse est divisée en 8 slots (ou intervalle de temps). Les slots sont regroupés en trames TDMA Canal physique duplex : 1 slot sur la voie montante par trame TDMA et 1 slot sur la voie descendante par trame TDMA TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 8 58

Slot et burst TDMA frame 0 1 2 7 slot = 156,25 (577 µs) burst=546 µ s 8,25 bits Toute transmission se fait sous la forme d un burst ou salve Le burst le plus courant dure 546 micro-secondes Un burst est placé dans un intervalle de temps de 577 micro-secondes => durée de garde = 31 micro-secondes (8,25 bits) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 9 Structure générale du burst Le burst est constitué de bits - ne transportant pas de données - permettant la montée en puissance et la retombée en réception d une séquence fixée d apprentissage de bits de données (2*57 en général) de bits permettant d indiquer si les données sont - des données utilisateurs - de la signalisation Normal Burst Bits de données encodés slot = 156,25 (577 µs) Séquence d'apprentissage Bits de données encodés 3 57+1 26 57+1 3 8,25 bits TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 10 59

2.2 Principe général de la planification cellulaire dans GSM Affectation à chaque station de base d une ou plusieurs porteuses duplex (une porteuse duplex = un couple de fréquences pour voie montante et voie descendante) Réutilisation des mêmes fréquences sur deux stations de base les plus proches possibles => Notion de distance de réutilisation D Apparition de l interférence co-canal f Signal 1 utile pour Interférences f 1 mobile 1 pour mobile 1 Signal utile pour mobile 2 BS A MS 1 BS B MS 2 D C : Puissance du signal utile I : Ensemble des interférences (réduites souvent à l interférence co-canal) N : Bruit Chaque système est défini par un seuil minimum de C/I : pour GSM, 9 db TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 11 Répartition des fréquences suivant un motif régulier Dans un modèle théorique, on répartit les fréquences de manière régulière. 3,6,9 1,4,7 2,5,8 4,8 1,5 4,8 1,4,7 2,5,8 3,6,9 1,4,7 3,7 2,6 3,7 2,6 3,6,9 1,4,7 2,5,8 1,5 4,8 1,5 1,4,7 2,5,8 3,6,9 1,4,7 2,6 3,7 2,6 3,7 3,6,9 1,4,7 2,5,8 4,8 1,5 4,8 10 9,10 Motif de taille 3 Motif de taille 4 Exemple de répartition de 10 porteuses duplex sur un motif régulier Les motifs réguliers doivent vérifier K=i 2 + ij + i 2 (K=1, 3, 4, 7, 9, 12, 13, ) Il y a alors toujours 6 cellules à la distance de réutilisation D = 3 K R TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 12 60

Propagation typique en radiomobile, le modèle à trois étages Puissance utile reçue : p r = p e k λ2 rα a shadow a fading Affaiblissement de parcours (path loss) fonction de la distance r α : coefficient d'atténuation entre 2 et 4 (typ. 3,5) k λ2 rα Loi aléatoire modélisant l'effet de masque Loi log-normale centrée sur 0dB d'écart type 5 à 7 db Loi aléatoire modélisant l'évanouissement a fading : loi de Rayleigh (a fading suit une loi exponentielle) a shadow a fading TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 13 Calcul d interférence dans un réseau régulier simple (1) D 6 cellules avec les mêmes fréquences à la distance de réutilisation D TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 14 61

Calcul d interférence dans un réseau régulier simple (2) En ne considérant qu'un facteur d'atténuation fonction de la distance : C = p e k 0 r α ; I j = p e k 0 D α (avec k 0 =kλ 2 ) Interférence co-canal I N 1 Ij j =1 I1 N 1 I / C = (D / R) α =6 (D / r) α j =1 donc C/ I = (D / r) α. /6 est minimum pour r=r On cherche à satisfaire une contrainte du type C/I min C/I seuil soit (D /R) α. /6 C/I seuil En utilisant l'expression de D/R en fonction de K, on en déduit : K (6C/I seuil ) 2/α /3 => la taille du motif est fonction du seuil C/I et ne dépend pas du niveau de puissance TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 15 Prise en compte de l'effet de masque On a alors C = p e k 0 A shadow R α ; I j = p e k 0 A shadow Di α où A shadow suit loi log-normale On peut montrer qu'une somme de variables aléatoires suivant une loi log-normale peut être approximée par une loi log-normale => C/I est approximé par une loi log-normale : cf. courbe suivante Exemple : Un réseau de type GSM a un seuil de fonctionnement de 9 db. Si on prend une marge de sécurité de 5 db et qu on choisit un seuil de fonctionnement de 14 db Pour que dans 90% des cas, le C/I soit supérieur à cette valeur, il faut prendre un motif à 12 cellules Remarque : C'est le pire cas (les 10% les plus défavorables) qui détermine la taille du motif. TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 16 62

1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 K=12 P(C/I<seuil) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0 K=3 K=9 2 4 6 (sectorisation, meilleur serveur, voie descendante, alpha=3.5, corr=0,7) 8 10 12 14 16 18 K=21 20 K=27 22 24 26 Seuil (db) α = 3,5 σ = 6 db Taille des motifs : K (avec tri sectorisation) fonction de répartition du C/I pour différents motifs [Stj] TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 17 Exemple de motif tri-sectoriel à 12 (motif de référence de GSM) 11 3 10 2 9 6 11 4 7 1 8 5 12 4 7 2 9 6 11 3 10 2 8 5 12 4 7 1 8 5 11 3 10 2 9 6 11 4 7 1 8 5 12 4 7 2 9 6 11 3 10 2 Du fait des nombreuses options de GSM, il est possible d utiliser des motifs plus petits mais le motif à 12 est une référence communément admise. TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 18 63

2.3 Canal physique dans GSM Duplexage sur l interface radio A toute fréquence descendante correspond une fréquence montante Retard de 3 slots de la trame montante TDMA par rapport à la trame descendante Le terminal est semi-duplex au niveau physique (simplicité de réalisation) Les stations de base sont duplex (plusieurs terminaux gérés simultanément) trame TDMA BS MS TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 19 Canaux physiques avec le saut de fréquence Saut de fréquence lent = Slow Fréquency Hopping (SFH) Sans saut de fréquence : un canal physique = un slot sur une fréquence Avec saut de fréquence : un canal physique = un slot sur une suite de fréquences Le saut de fréquence permet de mieux résister aux évanouissements d obtenir de la diversité d interférence TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 20 64

... Canaux physiques avec le saut de fréquence Définition d une suite pseudo-aléatoire d entiers entre 0 et 63 Plusieurs suites sont définies à partir d un paramètre HSN (Hopping Sequence Number) Les canaux physiques d un même slot sont définis à partir - du nombre N de fréquences utilisées - de la liste des fréquences utilisées (hyp : 0 à N-1) - du paramètre HSN suite s i où i varie dans le temps (Frame Number) et s i varie de 0 à N-1 Un canal physique particulier est défini en rajoutant - le MAIO (Mobile Allocation Index Offset) - le numéro de slot : numéro de fréquence = (s i + MAIO) modulo N TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 21 fréquences C3 MAIO=3 trame TDMA C2 C1 C0 séquence aléatoire s i 0 1 2 3 4 5 6 7 (fonction de HSN) 0 3 1 temps TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 22 65

Saut de fréquence et évanouissement sélectif signal reçu (en db) f1 f2 λ/2 sur f1 Distance sur f2 TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 23 Saut de fréquence et diversité d interférence B (f2) A (f1) C b C a C d D (f3) I y I t I z Y (f1) Z (f2) T (f3) B (f1,f2,f2) A (f1,f2,f3) C b C a C d D (f1,f2,f3) I t I z Z I y Y (f1,f2,f3) (f1,f2,f3) T (f1,f2,f3) db C a Iy C/I db C d I t C/I C a I y I t I z I y C/I moyen Sans saut de fréquences Avec saut de fréquences L'interférence causée à une communication est moyennée sur un ensemble de communications. TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 24 66

Organisation temporelle des canaux physiques Illustration du saut de fréquence lent (SFH) trame TDMA 960 0 1 2 7 BS->MS 935 3 slots 915 MS->BS 890 TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 25... Organisation temporelle des canaux physiques Scrutation de canaux BCH @ des cellules adjacentes pendant la phase «monitor» fréquences supportant un BCH de cellule adjacente (avec sync. slot ) type d'activité du mobile Rx Tx M Rx Tx M Rx Tx M Rx Tx fréquences dédiées à la cellule considérée 3 slots TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 26 67

Influence du délai de propagation transmission station de base 0 transmission mobile proche slot 1 transmission mobile lointain slot 0 TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 27 Gestion de l'avance en temps transmission station de base transmission mobile proche transmission mobile lointain TA Le TA (Time Advance) compense le délai de transmission aller-retour (=> réduction des temps de garde) Valeur asservie par le réseau et transmise régulièrement en communication (sur le SACCH) Dans le cas où l'avance en temps n'est pas connue du mobile (accès initial), il transmet un burst court (durée de garde 252µs) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 28 68

2.4 Présentation de la chaîne de transmission Signallling or Speech Channel Coding (error protection) Interleaving Multiplex. & Burst Building Ciphering Modulation Signalling or Speech Channel Decoding De-interleaving Demultiplex. Extracting Information fields from bursts Deciphering Demodulation TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 29 Codages de la parole Codeur FR, Full Rate Codeur de parole datant des années 85 qualité moyenne débit de 13 kbit/s soit 260 bits toutes les 20 ms Codeur HR, Half Rate débit de 5,6 kbit/s avec qualité médiocre Codeur EFR, Enhanced Full Rate Sous la pression des américains partisans de GSM (concurrence avec IS 95), spécification d un nouveau codeur de parole en 1996 Bien meilleure qualité en conditions nominales mais dégradation plus brutale Sortie du codeur de parole 12,2 kbit/s (244 bits toutes les 20 ms) Complément par un CRC de 16 bits => idem sortie codec classique Codeur AMR, Adaptive Full Rate Codeur à débit variable pour réaliser le meilleur compromis entre codage de canal et finesse du codage de la parole Débit maximal à 12,2 kbit/s (=EFR) et existence d un demi-débit TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 30 69

Schéma général de transmission de la parole dans GSM (simplifié) speech (= 20 ms) speech codec channel encoder 456 bits speech frame (260 bits / 20 ms) protected speech 22.8 k bit/s= (456 bits / 20 ms) interleaving 0 1 2 3 4 5 6 7 8 half - bursts (8 57 bits) (entrelacement simplifié) slot TDMA frame ~ 5 ms 20 ms TTI : Transmission Time Interval Traitement et transmission de la parole dans GSM en plein débit La durée sur laquelle un bloc (de parole mais aussi de données) est étalée est une notion importante, appelée TTI en 3G et 4G. TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 31 Schéma général de transmission de la signalisation dans GSM message de signalisation 23 octets = 184 bits (trame LAPDm) channel encoder 456 bits données protégées interleaving 0 1 2 3 4 5 6 7 8 half - bursts (8 57 bits) slot TDMA frame ~ 5 ms 20 ms TTI : Transmission Time Interval Chaque message contient un en-tête de 3 octets, le reste constituant le corps du message Les messages d une taille supérieure à 20 octets peuvent transmis mais sont segmentés en plusieurs parties de 20+3 octets (+ bourrage si nécessaire pour la dernière partie) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 32 70

Synthèse sur la chaine de transmission GSM Le codeur de parole génère des blocs de 260 bits/20 ms (et non pas 8 bits/125 µs comme dans le réseau téléphonique) Utilisation de codes correcteurs et détecteurs d erreur (code convolutionnel et code cyclique) : pour 1 bit utile, environ 2 bits encodés A la sortie du codage, blocs de 456 bits encodés Pour lisser les effets des erreurs de transmission, on étale la transmission sur plusieurs bursts (interleaving ou entrelacement) La non réception isolée d un burst est sans effet sur la qualité de la communication Pour la transmission des données et de la signalisation, le même principe est utilisé mais on découpe en bloc de 23 octets soit 184 bits (un bloc est transmis en environ 20 ms) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 33 3 Principaux canaux logiques 3.1 Fonctions à remplir Diffusion d informations systèmes aux mobiles de la cellule (identité d opérateur et de zone de localisation, règles d accès, ) Mécanismes d accès pour demander l établissement d un circuit Contrôle en temps réel de chaque terminal en communication Pour être efficace, on définit des séquencements particuliers de transmission qui classent les informations suivant leur types : ce sont les canaux logiques Exemples Diffusion des informations systèmes sur le slot 0 uniquement : le mobile écoute seulement 1/8 des slots TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 34 71

3.2 Notion de multitrame TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 35 3.3 Canaux de diffusions voie descendante ( ) De la station de base vers l ensemble des mobiles de la cellule Transmission sur le slot 0 Informations diffusées à l ensemble des mobiles de la cellule Les canaux en diffusion forment la voie balise Des séquences (bursts) fixées permettent aux mobiles de se synchroniser FCCH (Frequency Correction Channel) => burst fixe transmis régulièrement (toujours le même pour tous les réseaux) => calage fin du mobile en fréquence (sur l'oscillateur de la BS) => synchronisation grossière SCH (Synchronisation CHannel) => burst transmis régulièrement avec très peu d information => fournit une synchronisation fine en temps, indique le numéro de trame (chaque trame TDMA porte un numéro Frame Number compris entre 0 et 2 715 647, incrémenté régulièrement) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 36 72

Canal de diffusion des informations systèmes Le paramètrage du réseau est indiqué aux mobiles sous formes de messages d au plus 23 octets appelés System Information (SI) BCCH (Broadcast Control Channel) Identité de l opérateur (comprenant le pays) et de la zone de localisation Paramètres radios (e.g. puissance à utiliser dans la cellule) Règles d accès (e.g. puissance à utiliser dans la cellule) F S B F S F S F S F S 0 1 2 10 20 30 40 50 235,8 ms F= FCCH (Frequency Correction Channel) S = SCH (Synchronisation CHannel) B = BCCH (Broadcast Control Channel) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 37 3.4 Les canaux de contrôle partagés CCCH : Common Control CHannels CCH = Le PCH et l'agch (Paging Channel et Access Grant Channel) voie descendante ( ) Transmission de messages de 23 octets (184 bits) Le PCH contient : Paging request : message de paging envoyé à un ou plusieurs mobiles (jusqu'à 4) adressés par leur IMSI ou leur TMSI (identité temporaire courte) L'AGCH contient : la resource allouée au mobile (l'attribution immédiate d'un canal dédié est décrite complètement : n de porteuse, séquence de saut...) BCCH AGCH AGCH AGCH AGCH AGCH PCH PCH PCH PCH 0 1 2 10 20 30 40 50 R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R 0 1 2 10 20 30 40 50 (R = RACH) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 38 73

Les canaux de contrôle partagés Le RACH : Random Access CHannel voie montante ( ) burst (spécial, plus court) d'accès (access burst) composé de 8 bits utiles pas d'entrelacement sur plusieurs bursts contient un seul message: Demande (Channel request) d'un mobile (avec le type de requête et un numéro aléatoire) slot : 577 µs Access Burst Séquence d'apprentissage Bits de données encodés 8 41 36 3 68,25 bits (252 µs) Exercice : quel rayon maximal de cellule peut-on envisager dans GSM? TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 39 Canaux de trafic et contrôle associé Structure générale de multitrame pour un canal de trafic trame TDMA 0 1 2 7 0 0 1 2 multi-trame à 26 trames Structure de base plein débit (full rate) La structure de multitrame à 26 trames TDMA supporte : (1) un canal dédié d environ 13 kbit/s en débit utile (2) un canal de supervision lent (SACCH) 25 T T T T T T T T T T T T A T T T T T T T T T T T T i 0 1 2 12 25 T : TCH A : SACCH i : idle TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 40 74

3.5 Contrôle associé à un TCH La durée de la trame de parole n est pas un multiple de la durée trame TDMA : durée de la trame de parole = 20 ms, durée de la trame TDMA = 4,615 ms (= 5 ms 24/26) Un slot supplémentaire est ajouté tous les 12 slots consécutifs pour transporter le canal associé SACCH (Slow Associated Control Channel) Il sert à rapporter des mesures (measurement reporting) - de synchro (cf. alignement de slot) T.A. Time Advance, - de puissance reçue, RxLev (+ information sur les BS environnantes) et à transmettre de la signalisation «lente» TCH Phy-Ch SACCH TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 41 3.6 Structure demi-débit (half rate) Elle est utilisée avec le codeur demi-débit, elle supporte: (1) deux canaux dédiés (de trafic) multiplexés (environ 5 kb/s de débit utile) - donnée ou voix (TCH) et (2) deux canaux «lents» de supervision (SACCH) T t T t T t T t T t T t A T t T t T t T t T t T t A 0 1 2 12 25 I T, t : TCH ; A, A : SACCH (figure adaptée de [GSM 05.01]) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 42 75

Fonctionnement du SACCH Dès qu il y a un canal dédié (une ressource allouée spécifiquement à un mobile), il y a un SACCH Transmission de blocs de 23 octets, formant 4 bursts après codage et entrelacement Périodicité de 480 ms (environ 2 blocs par seconde) message de signalisation channel encoder 21 octets (trame LAPDm) + 2 octets de contrôle physiques = 184 bits 456 bits données protégées interleaving 0 1 2 3 4 5 6 7 8 blocs de 57 bits sur 4 bursts 26 trames TDMA TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 43 Insertion de messages de contrôle «rapide» : le FACCH En cours de communication, il faut pouvoir échanger des messages rapidement - pour la signalisation d appel (indication de décroché, indication de raccroché, libération de canal) - pour l exécution d un hand-over Le canal SACCH a un faible débit et un délai important => Définition d un autre canal : le FACCH Sur le FACCH, transmission de blocs de 23 octets avec codage classique Suspension de la transmission de la voix pour placer un message FACCH, Fast Associated Control Channel TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 44 76

3.7 Les canaux de signalisation dédiés SDCCH : Stand-alone Dedicated Control CHannel voie bidirectionnelle dédiée supporte la signalisation d'établissement d'appel et de gestion (mise à jour de localisation...) possède un SACCH associé Transmission de messages de 23 octets (184 bits) D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0/A4 A1/A5 A2/A6 A3/A7 0 1 2 10 20 30 40 50 A1/A5 A2/A6 A3/A7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0/A4 0 1 2 10 20 30 40 50 D : SDCCH A : SACCH TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 45 3.8 Synthèse des fonctions des canaux logiques des canaux diffusés qui forment la voie balise (FCCH, SCH, BCCH) des canaux communs pour l'accès initial (RACH, PCH, AGCH) des canaux dédiés à faible débit pour la transmission de la signalisation (SDCCH) à débit moyen pour la voix ou les données utilisateurs (TCH) (possibilité de suspendre la transmission utilisateur pour la signalisation, FACCH) tout canal dédié a son canal lent associé pour contrôler la liaison (SACCH) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 46 77

3.9 Exemples de configuration des canaux logiques Station de base avec 4 émetteurs/récepteurs = 32 canaux physiques 3 canaux physiques pour le contrôle : sur porteuse BCCH, slot 0 : structure à 51 trames pour FCCH, SCH, BCCH, CCCH sur deux canaux physiques quelconques : structure à 51 trames pour 8 SDCCH (avec les SACCHs correspondants) 29 canaux physiques pour le trafic : structure à 26 trames : TCH et SACCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH CCH SDCCH TCH SDCCH TCH TCH TCH TCH TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 47 4 Couche liaison de données 4.1 Place du LAPDm dans la pile protocolaire autres couches L2 L1 protocole LAPDm <-----------------------> L2 L1 autres couches MS BTS BSC Couche Liaison de données : protocole d'échange de signalisation et de messages courts Service rendu : fiabilisation des échanges de signalisation entre MS et BTS (y compris messages courts) Canaux concernés : SDCCH, FACCH et SACCH Protocole utilisé : LAPDm [GSM 04.05] Remarque : la norme parle du LAPDm sur les canaux BCCH, RACH, PCH, AGCH mais il est réduit à l'ensemble vide TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 48 78

4.2 Formats du LAPDm trame limitée à 23 octets (information utile 20 octets) segmentation possible des messages de niveaux 3 en plusieurs trames pas de fanion délimiteur mais une indication de longueur octet d'adresse spécifique pas de code détecteur d'erreur bit 8 7 6 5 4 3 2 1 numéro octet champ Address 1 champ Control 2 Nombre d'octets d'information 3 Information 20 (ou 18) octets 4 Octets de bourrage 23 (ou 21 sur le SACCH) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 49 Format des champs adresse et longueur 8 7 6 5 4 3 2 1 Spare LPD SAPI C/R EA=1 Address EA : bit d extension toujours à 1 C/R : Command / Response SAPI : Service Access Point Identifier Identifie l entité utilisatrice supérieure (0 pour signalisation, 3 pour SMS) LPD : Link Protocol Discriminator (en fait ne sert pas, bits 8 à 6 à 0) Format des champ adresse 8 7 6 5 4 3 2 1 Nombre d octets du champ information M 1 Length M : More (bit permettant la segmentation d un long message de niveau 3) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 50 79

Types de trame et format du champ de contrôle Format Commande Réponse 8 7 6 5 4 3 2 1 Trames d'information I N(R) P N(S) 0 RR RR N(R) P/F 0 0 0 1 Trames S de Supervision RNR RNR N(R) P/F 0 1 0 1 REJ REJ N(R) P/F 1 0 0 1 SABM 0 0 1 P 1 1 1 1 Trames U DM 0 0 0 F 1 1 1 1 Non Numérotées UI 0 0 0 P 0 0 1 1 DISC 0 1 0 P 0 0 1 1 UA 0 1 1 F 0 0 1 1 TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 51 4.3 Rappels sur les protocoles de liaisons de données Protocole de liaisons de données : ensemble de règles (format + processus) à respecter pour fiabiliser la transmission entre deux équipements directement reliés Principe de l ARQ (Automatic Repeat request) Répétition des trames mal reçues par le récepteur Mise en trames des données - Critère de début et de fin de trame (dans GSM, taille fixe imposée par la couche physique) - Champ d adresse et de contrôle - Redondance de contrôle pour la détection d erreur (dans GSM, géré par la couche physique) Trois niveaux de complexité : - Send & Wait : envoi d une trame, attente d acquittement, passage à la trame suivante lorsque la précédente trame a été acquittée => Cas du LAPDm - Go back N : envoi de plusieurs trames successives sans attente d acquittement (principe de l anticipation), en cas de problème à la Nième trame, retransmission de la Nième trame et des suivantes dans tous les cas - Selective repeat : anticipation et retransmission des seules trames mal reçues TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 52 80

5 Actions du mobile en état de veille 5.1 Présentation de l'état de veille Etat de veille : surveillance du niveau de réception sur la voie balise courante, surveillance du niveau sur les voies balise des cellules voisines écoute du canal PCH pour détecter les appels vers le mobile L'état de veille nécessite au préalable : la sélection d'une cellule la sélection d'un PLMN (PLMN = Public Land Mobile Network, un réseau GSM d un opérateur donné dans un pays donné) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 53 5.2 Processus de sélection de cellule Constitution d'une liste de voies balises Deux cas : La sélection normale sur l'ensemble des fréquences possibles 50+124 fréquences dans la bande GSM 900E 374 fréquences dans GSM 1800 Constitution d'une liste des 40 meilleures porteuses La sélection sur liste de voies balises stockée dans la carte SIM TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 54 81

Etude des voies balises candidates Etude des voies balises de la liste Recherche d'une cellule convenable (suitable cell) dans le PLMN sélectionné. non interdite (not barred). dans une zone de localisation autorisée reçue avec un niveau convenable (critère C1) Si on trouve une cellule convenable => Mise à jour de localisation Si on ne trouve pas le PLMN sélectionné => Procédure de sélection du PLMN Possibilité à tout moment de lister les PLMN présents dans une zone TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 55 5.3 Critère d'affaiblissement C1 Le mobile sait mesurer la puissance reçue RXLEV (niveau moyen de puissance reçu) - sur la voie balise courante et les voies balises voisines (et sur le canal dédié descendant) RXLEV : information codée sur 6 bits valeur min : 110 dbm (ou moins) valeur max : 48 dbm RXLEV = 0 RXLEV = 62 valeur du pas : 1 db Diffusion par la station de base : RXLEV_ACCESS_MIN : niveau minimal requis de réception Toutes les unités sont exprimées en dbm C1 = RXLEV RXLEV_ACCESS_MIN -> mesuré -> diffusé C1 représente la marge en réception si C1 > 0 : la liaison présente un niveau de signal suffisant le mobile est dans la cellule si C1 < 0 : la liaison présente un niveau de signal insuffisant le mobile est hors de la cellule TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 56 82

5.4 Critère de resélection C2 Paramètre diffusé par chaque BS sur le BCCH : CELL_RESELECT_OFFSET Calcul du C2 à partir de C1 : C2 = C1 ± CELL_RESELECT_OFFSET Sélection d'une nouvelle cellule C1 nouvelle celllule > 0 C2 nouvelle celllule > C2 ancienne celllule Exemple d utilisation : favoriser les cellules 1800 (où plus de canaux sont disponibles) par rapport aux cellules 900 Sur toute cellule 900 MHz : CELL_RESELECT_OFFSET = 0 db Sur toute cellule 1800 MHz : CELL_RESELECT_OFFSET = +20 db Pout toute cellule RXLEV_ACCESS_MIN = - 102 dbm Un mobile qui reçoit -85 dbm sur une cellule 900 MHz et -100 dbm sur une cellule 1800 MHz obtient : en 900MHz, C1=17 db et C2 =17 db en 1800MHz, C1=2 db et C2 =22 db => choix de la cellule 1800 MHz TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 57 Utilisation d'un hysteresis CELL_RESELECT_HYSTERESIS est utilisé entre deux cellules de zones de localisation différentes valeur de C2 Cellule A cellule C Cellule B CELL_RESELECT _HYSTERESIS A B C A B A B A C Mise à jour loc temps Hystérésis évitant les mises à jour de localisation trop fréquentes en bordure de zone de localisation TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 58 83

5.5 Activité du mobile pendant l'état de veille Sur la cellule de service Décodage régulier du canal BCCH (période 30s) + Décodage du canal SCH si perte de synchronisation Décodage du canal de paging PCH (ou d'un sous-canal pour économie de batterie) Mesure de puissance reçue RXLEV sur la voie balise => Critère C1 et C2 sur la cellule de service Estimation du taux d'erreur sur les blocs d'information reçus Sur toutes les cellules voisines déclarées Mesure de puissance reçue sur la voie balise Sur les 6 meilleures voisines Décodage du canal SCH pour synchronisation Décodage régulier du canal BCCH (5 minutes) Mesure de puissance reçue RXLEV sur la voie balise => Critère C1 et C2 sur les 6 meilleurs voisins TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 59 6 Procédures radio liées au mode dédié Mode dédié Mode dans lequel la MS dispose d'un canal en propre pour dialoguer avec la BTS Canal SDCCH (+SACCH) pour signalisation (mise à jour de localisation, envoi d'appel, messages courts) Canal TCH (+SACCH) pour la voix ou les données Canal FACCH ( TCH utilisé pour la signalisation) Passage Mode Veille -> Mode Dédié Toute opération comporte les phases suivantes accès du mobile sur le canal RACH allocation par le BSC d'un canal dédié sur le AGCH Si c'est le réseau qui est demandeur phase préalable de paging sur les cellules de la zone de localisation. TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 60 84

6.1 Allocation de canaux dédiés MS Demande de ressource BTS BSC MSC Allocation d un canal de signalisation Echange de signalisation (sécurité, appel) Allocation d un canal pour la communication Libération du canal Raccroché Communication TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 61 Allocation sur demande du mobile 1) Accès aléatoire sur canal RACH : nombre aléatoire catégorie du service demandé (appel urgence, réponse à paging ) + Mobile note le numéro de trame FN où il a transmis le message ( heure locale) 2) Transmission de la demande de la BTS vers la BSC 3) Allocation d'un canal par la BSC 4) Transmission du message d'allocation sur canal AGCH par BTS la description complète du canal dédié alloué, l'octet de référence placé par le mobile dans le burst d'accès, l'heure d'émission de la requête (numéro FN), la valeur de l'avance en temps (TA), la liste des fréquences à considérer dans la séquence de saut. 5) Etablissement de connexion LAPDm sur le canal SDCCH entre MS et BTS + établissement d'une connexion SCCP entre BSC et MSC (interface A) 6) Echange de signalisation (le mobile indique sa Classmark) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 62 85

MS RR CHANNEL REQUEST BTS (nbre aléatoire) mémorisation RACH mémorisation FN, nbre aléa. FN, nbre aléa. CHANNEL REQUIRED BSC MSC RR IMMEDIATE ASSIGNMENT (écho nbre, FNde la demande) AGCH commutation sur canal SDCCH SABM[MM CM_SERVICE REQUEST (identité TMSI, Classmark)] SDCCH UA[MM CM_SERVICE REQUEST (Identité TMSI, Classmark)] SDCCH CHANNEL ACTIVATION CHANNEL ACTIVATION ACK. IMMEDIATE ASSIGNMENT COMMAND ESTABLISH INDICATION [CM_SERVICE REQUEST] SCCP CONNECTION REQUEST [BSSMAP COMPLETE L3 INFO [MM CM_SERVICE REQUEST]]... traitement du service Allocation de canal SDCCH pour un service sortant TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 63 Réponse à un appel en diffusion Diffusion d'un message de paging sur toutes les BTS de la zone de localisation Le message RR PAGING COMMAND peut contenir plusieurs TMSI MS RR PAGING REQUEST PCH BTS A RR CHANNEL REQUEST CHANNEL REQUIRED RACH BSC PAGING COMMAND PAGING COMMAND CHANNEL ACTIVATION CHANNEL ACTIVATION ACK. IMMEDIATE ASSIGNMENT COMMAND BTS B PAGING REQUEST PCH RR IMMEDIATE ASSIGNMENT AGCH commutation sur canal SDCCH SABM [RR PAGING RESPONSE ] SDCCH ESTABLISH INDICATION [RR PAGING RESPONSE ] UA [RR PAGING RESPONSE ] SDCCH vers MSC Allocation de canal SDCCH suite à un appel en diffusion TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 64 86

6.2 Gestion des canaux dédiés Mesures effectuées par le mobile Mesures faites à chaque trame TDMA et remontées toutes les 500 ms environ sur le canal dédié utilisé => pour le contrôle de puissance => pour détecter la nécessité d'un hand-over RXLEV ( 6 bits) : niveau moyen de champ reçu RXQUAL (3 bits) : niveau de qualité qui donne le taux d'erreur bit (B.E.R) de champ reçu qualité min : B.E.R. > 12,8% qualité max : B.E.R. < 0,2% (RXQUAL_7) (RXQUAL_0) valeur du pas : facteur 2 Remarque : la méthode de mesure de RXQUAL n'est pas donnée : on peut le faire à l'égalisation, au décodage... la procédure tient compte de la transmission discontinue (DTX) du cas particulier des SDCCH où le mobile doit faire également les mesures TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 65 Le contrôle de puissance BS : contrôle de puissance optionnel MS : puissance contrôlée par la BS algorithme de contrôle : choix de l'opérateur niveaux de puissance : 15 niveaux [GSM 05.05] niveau min : 20 mw niveau max : dépend du mobile ( toujours < 20W, en général 2 W en GSM 900) pas de variation : 2dB TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 66 87

... Le contrôle de puissance Transmission des commandes de puissance sur le SACCH Déroulement : la BS envoie une commande toutes les 480ms la MS envoie son niveau de puissance actuel toutes les 480ms la MS fait varier sa puissance toutes les 60ms par pas de 2dB 480 ms (1 bloc SACCH) BS commande de puissance commande de puissance MS puissance de MS 60ms Déroulement du contrôle de puissance TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 67 6.3 Libération de canaux dédiés Libération normale de canaux dédiés MS BTS BSC MSC BSSMAP CLEAR COMMAND RR CHANNEL RELEASE DEACTIVATE SACCH retour sur voie balise DISC SDCCH UA SDCCH RELEASE INDICATION RF CHANNEL RELEASE BSSMAP CLEAR COMPLETE RF CHANNEL RELEASE ACKNOWLEDGE SCCP_RELEASED SCCP _RELEASE COMPLETE Libération normale d'un canal dédié TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 68 88

Libération sur perte Critère de perte du lien radio Analyse des messages reçus sur le SACCH par le mobile compteur "de qualité" : 1 message décodable : le compteur est incrémenté de 2 jusqu'à une valeur maximale 1 message non décodable : le compteur est décrémenté de 1 si le compteur atteint 0 : le lien est considéré comme rompu TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 69 Libération sur perte MS BTS BSC MSC trames de niveau 2 sur SACCH CONNECTION FAILURE DEACTIVATE SACCH BSSMAP CLEAR REQUEST BSSMAP CLEAR COMMAND retour sur voie balise RF CHANNEL RELEASE RF CHANNEL RELEASE ACKNOWLEDGE BSSMAP CLEAR COMPLETE SCCP_RELEASED SCCP_RELEASE COMPLETE Libération d'un canal dédié sur rupture de liaison TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 70 89

6.4 Activation du chiffrement Message RR CIPHERING MODE COMMAND émis en clair et éventuellement répété (déchiffrement activé par la BTS) MS BTS BSC MSC BSSMAP CIPHER MODE COMMAND ENCRYPTION COMMAND RR CIPHERING MODE COMMAND R R CI P H ER I N G MODE COMP LETE CIPHERING MODE COMPLETE BSSMAP CIPHER MODE COMPLETE MESSA GE MESSAGE MESSAGE Activation du chiffrement TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 71 6.5 Passage d'un canal de signalisation à un canal de trafic MS BTS BSC BSSMAP ASSIGNMENT REQUEST CHANNEL ACTIVATION MSC CHANNEL ACTIVATION ACK. commutation sur canal TCH/FACCH RR ASSIGNMENT COMMAND SDCCH SABM FACCH UA FACCH BSSMAP ASSIGNMENT RR ASSIGNMENT COMPLETE COMPLETE FACCH RF CHANNEL RELEASE RF CHANNEL RELEASE ACKNOWLEDGE Passage d'un canal SDCCH à un canal TCH TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 72 90

6.6 Le handover Principes généraux Algorithme de décision dans le BSC choix de l'opérateur mais avec une proposition d'algorithme dans la norme Handover inter-cellulaire lorsque le mobile s'éloigne de la BS pour des questions d'équilibre de charge pour transférer une appel établi sur une cellule sur une autre cellule (directed retry). Handover intra-cellulaire lorsque la communication est brouillée malgré un champ reçu correct (passage SDCCH -> TCH/FACCH est vu quelquefois comme un handover) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 73 Principales phases de déroulement d'un handover Suspension des opérations normales MM et CM mais transparence du handover par rapport aux couches MM et CM la déconnexion du lien de signalisation de niveau 2 et du TCH éventuel, la déconnexion et la désactivation des canaux alloués précédemment et leur libération, l'activation de nouveaux canaux et leur connexion si nécessaire, le déclenchement de l'établissement d'une connexion de liaison de données sur les nouveaux canaux. TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 74 91

Phase préliminaire d'observation Sur le canal courant, la MS effectue les mesures suivantes : le niveau de signal reçu (noté RXLEV), la qualité du signal de la cellule courante (notée RXQUAL). Sur les voies balises des cellules voisines le niveau de signal reçu (noté RXLEV), code de couleur BSIC numéro de la fréquence de la mesure Sélection des 6 meilleurs voisins et transfert des mesures Mesures transmises sur le canal SACCH au plus toutes les 480 ms. TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 75 Exécution du handover RTCP 1 2 23 24 25 MSC-A (ancre) 1 2 23 24 MSC-B (relais) 24 25 25 MSC-B' (relais) BSC 1 2 23 24 25 handover sous le même handover handover handover BSC inter BSC inter MSC subséquent 1 2 23 24 25 MS Différents cas de handover dans le réseau TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 76 92

Principes généraux du handover inter-cellulaire Déclenchement du handover par le BSC, Possibilité d'indication de plusieurs cellules cibles par le BSC et choix par le MSC suivant trafic Le MSC n'intervient pas dans les cas de handover intra-bsc, Le MSC ou les MSC sont transparents par rapport aux dialogues BSC-BSC MSC ancre : point d'attache invariant entre le RTC et le PLMN Le protocole ISUP (ou SSUTR2) est utilisé pour modifier les circuits de parole dans le dialogue MSC-MSC TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 77 Handover intra-bsc MS BTS BSC BTS RR MEASUREMENT REPORT SACCH MEASUREMENT RESULT RR MEASUREMENT REPORT SACCH MEASUREMENT RESULT RR HANDOVER COMMAND (ho ref, descript canal & cellule) FACCH décision handover CHANNEL ACTIVATION (pour ho, ho ref) CHANNEL ACTIVATION ACK. commutation sur canal nouvelle cellule Handover intra-bsc (commutation du mobile) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 78 93

BTS BSC BTS commutation sur canal nouvelle cellule RF CHANNEL RELEASE RF CHANNEL RELEASE ACKNOWLEDGE HANDOVER DETECTION (ho ref) access burst sur TCH (ho ref) access burst sur TCH vérif. ho ref RR PHYSICAL INFO FACCH RR PHYSICAL INFO FACCH SABM FACCH UA FACCH RR HANDOVER COMPLETE FACCH MS RR HANDOVER ACCESS RR HANDOVER ACCESS Handover intra-bsc (accès sur la nouvelle cellule) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 79 Handover intra-msc MS BSS-A MSC-A BSS-B RR HANDOVER COMMAND BSSMAP HANDOVER REQUIRED BSSMAP HANDOVER COMMAND BSSMAP HANDOVER REQUEST BSSMAP HANDOVER REQUEST ACK. commutation MS sur canal nouvelle cellule BSSMAP CLEAR COMMAND libération ressources BSSMAP CLEAR COMPLETE commutation circuit de parole BSSMAP HANDOVER DETECTION BSSMAP HANDOVER COMPLETE RR HANDOVER ACCESS RR HANDOVER COMPLETE MS Procédure de handover intra-msc TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 80 94

Manque de ressource dans la cellule cible Possibilité de mise en attente jusqu à libération d une ressource Mobile gardé sur la cellule origine Choix d une autre cellule cible MS BSS-A MSC-A BSS-B BSSMAP HANDOVER REQUIRED BSSMAP HANDOVER REQUIRED REJECT BSSMAP HANDOVER REQUEST BSSMAP HANDOVER FAILURE TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 81 7 Synthèse Système TDMA/FDD avec 8 intervalles de temps (slot) par trame et 200 khz entre porteuses Modulation GMSK (1 bit/symbole) à un rythme de 270,833 ksymboles/s Saut de fréquence possible permettant de mieux résister aux évanouissements (fading) et d offrir une diversité d interférences Définition de canaux logiques correspondant à un séquencement particulier des informations - canaux en diffusion (BCCH) et canaux d accès (RACH et AGCH) sur le slot 0 - canaux dédiés à plein débit pour les communications (TCH) ou à faible débit pour la signalisation (SDCCH), avec à chaque fois un canal associé à très bas débit (SACCH) L établissement d un service par un mobile (appel, SMS, etc.) commence par un accès aléatoire sur le RACH suivi d un message d allocation sur l AGCH pour disposer d un canal dédié L établissement d un service par le réseau est précédé d un appel (paging) sur le PCH Quand un canal dédié est établi, le mobile mesure les niveaux de signaux reçus sur les voies balises des cellules environnantes et transmet ses mesures sur le SACCH. Cela permet au réseau de déclencher un handover si nécessaire. TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 82 95

8 Recommandations utilisées TS 24.008 : 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Core Network and Terminals; Mobile radio interface Layer 3 specification; Core network protocols; Stage 3 Présentation des principales procédures de niveau 3 de niveau Non Access Stratum (Mobilité, Appel) et format détaillé de l'ensemble des messages. TS 44.018 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Network; Mobile radio interface layer 3 specification; Radio Resource Control (RRC) protocol Présentation des principales procédures de niveau 3 (connexion, handover, assignation de canal) et format détaillé de l'ensemble des messages. (450 pages) TS 45.01 : 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM/EDGE ;Radio Access Network; Physical layer on the radio path; General description Résumé des différents canaux logiques et de leur capacités, des différents types de bursts, des schémas de codage et d'entrelacement. TS 45.02 : 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM/EDGE ;Radio Access Network; Multiplexing and Multiple Access on the Radio Path Description des implantations des canaux logiques sur les structures de trame, du saut de fréquence et des bursts. TS 45.03 : 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM/EDGE ;Radio Access Network; MS-BSS Interface : Channel structures and access capabilities Définition des canaux logiques et de leurs capacités. TS 45.08 : 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM/EDGE ;Radio Access Network; Radio Sub-System Link Control Description du contrôle de puissance, des critères de rupture de lien, des critères de sélection d'une cellule et des mesures faites par le mobile (RSSI et BER) TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 83 TS 45.10 : 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM/EDGE ;Radio Access Network; Radio Sub-System Synchronization Synchronisation du mobile sur une station de base. TELECOM Bretagne - X. Lagrange - Interface radio de GSM - vers. 5.1-2012 84 96

RES 303 Les réseaux mobiles: de GSM à l'umts Cours 7. Principes généraux de GPRS Xavier Lagrange dép. RSM 09/2012 Télécom Bretagne Sommaire 1. Services et Architecture de GPRS...1 2.1. Architecture de référence... 2 Notion de contexte PDP... 3 2.2. Architecture en couches... 8 3. Gestion de l'itinérance...11 3.1. Principes généraux... 11 3.2. Procédure d attachement... 12 3.3. Activation d'un contexte PDP... 14 4. Transfert des données dans le réseau fédérateur...18 5. Principes de l accès paquet GPRS sur l interface radio...21 5.1 Principes généraux... 21 5.2. Augmentation des débits en GPRS (et EDGE)... 22 5.3. Concept de TBF ou flux de données... 27 6. Le système EDGE...31 6.1. Généralités... 31 6.2. Modulation 8-PSK utilisée dans EDGE... 32 6.3 Schémas de modulation et de codage... 34 6. Recommandations utilisées...37 97

1. Services et Architecture de GPRS GPRS : General Packet Radio Service première étape d IP sur voie radio et dans le réseau cœur Ouverture du service au début des années 2000 Architecture en couches permettant une compatibilité avec de multiples protocoles IPv4, IPv6, X25 Le protocole est appelé Packet Data Protocol ou PDP Dans la pratique, PDP = IP Accès paquet sur la voie radio à un débit de l ordre de 30 kbit/s (suivant conditions) Infrastructure - Réutilisation des sites GSM (conservation du BSS avec mise à jour logiciel) - Déploiement d un réseau cœur IP (qui co-existe avec le NSS) appelé parfois réseau fédérateur GPRS - Conservation du HLR A priori un réseau GPRS peut être connecté à de multiples réseaux de données de différentes technologie Notion de PDN : Packet Data Network ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 1 2.1. Architecture de référence SGSN : Serving GPRS Support Node, Routeur IP gérant les terminaux pour une zone Equivalent du MSC dans l architecture circuit GGSN : Gateway GPRS Support Node, Routeur IP s'interfaçant avec un réseau PDP (dans la pratique, réseau Internet) Equivalent du GMSC dans l architecture circuit (mais on passe toujours par la passerelle) Equivalent du GMSC dans l architecture circuit ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 2 98

Notion de contexte PDP Deux niveaux d'existence d'un terminal existence au niveau GSM : gestion de localisation par l'imsi dans le HLR existence(s) au niveau PDP : adresse(s) PDP, qualité de service négociée, => gestion d'un contexte Etats d'un mobile Mobile non attaché au réseau GPRS Mobile attaché au réseau GPRS Mobile attaché avec contexte activé <=> Mobile éteint <=> Mobile localisé par le réseau à la précision d'une zone de routage d'une cellule, <=> Mobile existant au niveau du réseau PDP ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 3 Exemple de contexte PDP Réseau PDP = réseau IPv4 Contexte PDP Type de réseau = IPv4 Adresse PDP = adresse IPv4 Qualité de service = au mieux! (best effort) Un contexte PDP se résume principalement à l adresse IP Déroulement des procédures Mise sous tension du mobile Attachement au réseau (authentification, allocation d une identité temporaire, localisation connue du HLR) Activation du contexte PDP (éventuellement seulement lorsque l usager utilise réellement un service IP) ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 4 99

Spécification des interfaces BSC MSC/VLR SMS-GMSC ou SMS-IWMSC HLR MS Abis G b A G s G d G c G f EIR SGSN G n G n SGSN réseau fédérateur GPRS intra-plmn signalisation et transmission de données signalisation pure (en ce qui concerne GPRS) G i GGSN G p GGSN autre PLMN G r réseau de données X.25, IP, = réseau PDP ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 5 Fonctions des équipements SGSN, Serving GPRS Support Node, Routeur IP commutant les paquets vers le BSS et vers le réseau fédérateur Gestion de l'itinérance des mobiles GPRS en visite, Dialogue éventuel avec MSC/VLR pour gestion coordonnée de l'itinérance Gestion d'un contexte PDP permettant de mémoriser les paramètres réseaux principaux du mobile GGSN, Gateway GPRS Support Node, Routeur IP commutant les paquets vers le réseau fédérateur et vers le réseau externe Gestion d'un contexte PDP permettant de mémoriser les paramètres réseaux principaux du mobile HLR, Home Location Register Profil GPRS de l'abonné identifié par son IMSI Localisation de l'abonné ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 6 100

Mise en tunnel Activation d'un contexte PDP Le SGSN connaît le réseau PDP utilisé, l'adresse PDP du mobile, Le GGSN connaît l'adresse du SGSN où le mobile se trouve Les données venant des réseaux fixes sont encapsulées par le GGSN pour les envoyer vers le SGSN. BSC MS SGSN décapsulation tunnel réseau de données X.25, IP, réseau fédérateur GPRS encapsulation GGSN ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 7 2.2. Architecture en couches Architecture en couches dans le plan de transmission interface radio interface G b interface G n interface G i application IP/X.25 PDP = IP, X.25, IP/X.25 SNDCP LLC RLC MAC couche physique relais RLC MAC couche physique BSSGP FR L1bis SNDCP LLC BSSGP GTP UDP et TCP IP GTP UDP et TCP IP MS BSS SGSN GGSN FR L1bis L2 L1 L2 L1 vers réseau PDP ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 8 101

Architecture en couches dans le plan de signalisation BSSAP+ BSSAP+ SM G SMS GMM LLC RLC MAC L1 RF RLC MAC L1 RF BSSGP FR L1bis SM G SMS GMM LLC BSSGP FR L1bis MS Um BSS Gb SGSN GTP UDP IP L2 L1 SCCP MTP3 MAP MTP2 TCAP L1 SCCP MSC/VLR Gs MTP3 MTP2 MAP MAPL1 TCAP TCAP SCCP SCCP MTP3 MTP3 MTP2 MTP2 L1 L1 Gd SMS-MSC Gn SCCP MTP3 MTP2 L1 Gr GTP UDP IP L2 L1 GGSN Gn GTP UDP SCCP IP L2 L1 MAP TCAP MTP3 MTP2 L1 Passerelle IP-SS7 Gc MAP TCAP SCCP MTP3 MTP2 L1 HLR ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 9 Rôle des protocoles GTP : GPRS Tunneling Protocol, permet d utiliser le réseau fédérateur GPRS comme un tunnel pour la signalisation et les données SNDCP : Subnetwork Dependent Convergence Protocol, assure l adaptation du niveau paquet aux niveaux sous-jacents LLC : Logical Link Control, lien logique chiffré indépendant de l interface radio BSSGP : BSS GPRS Protocol, transporte les informations de routage et de qualité de service entre le BSS et le SGSN (rôle similaire à BSSMAP) RLC : Radio Link Control, niveau liaison sur l interface radio MAC : Medium Access Control, accès au canal radio (partage du médium entre les utilisateurs) SM : Session Management, équivalent de la couche CC, Connection Control GMM : GPRS Mobility Management ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 10 102

3. Gestion de l'itinérance 3.1. Principes généraux même procédure de mise à jour de localisation que dans GSM circuit SGSN équivalent du VLR, HLR est inchangé, duplication des procédures en cas de réseau GSM-circuit + GPRS! => lourdeur => on peut retirer GSM-circuit, çà marche de la même façon changement de SGSN avec un contexte activé = équivalent du handover transfert du contexte d'un SGSN à l'autre ré-acheminement des paquets reçus par l'ancien SGSN pendant le processus de changement mise à jour de localisation ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 11 3.2. Procédure d attachement réalisé lorsque le terminal veut être pris en charge par le réseau GPRS typiquement à la mise sous tension Permet d être connu du HLR et localisé par ce dernier, d avoir le profil stocké dans le SGSN Ne permet pas d avoir une adresse PDP (i.e. une adresse IP) Pour cela, il faut activer un contexte PDP ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 12 103

Attachement au réseau GPRS exclusivement MS BSS SGSN 2 HLR GMM ATTACH REQUEST MAP_SEND_IDENTIFICATION (PTMSI, ancien RAI) MAP_SEND_IDENTIFICATION ack (IMSI, triplets) Authentification et chiffrement GMM ATTACH ACCEPT (PTMSI) GMM ATTACH COMPLETE Source : d'après GSM 03.60, figure 17 MAP_UPDATE_LOCATION MAP_INSERT_SUBSCRIBER_DATA MAP_INSERT_SUBSCRIBER_DATA ack MAP_UPDATE_LOCATION ack MAP_CANCEL_LOCATION MAP_CANCEL_LOCATION ack SGSN 1 ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 13 3.3. Activation d'un contexte PDP Activation de contexte PDP MS BSC SGSN Activation de contexte PDP GGSN adresse SGSN réseau de données X.25, IP, ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 14 104

Contexte PDP type de réseau PDP utilisé (X.25, IP, ), adresse PDP du terminal (adresse X.121 pour un réseau X.25, adresse IP, ) adresse IP du SGSN courant où se trouve l abonné, point d accès au service réseau utilisé (NSAPI, Network Service Access Point ), qualité de service négociée. application 1 application 2 Il peut y avoir plusieurs contextes PDP pour un même mobile Contexte localement repéré pour une session GPRS par le NSAPI sur 4 bits (valeurs quelconques) entité réseau IP NSAPI=5 NSAPI=6 SNDCP LLC entité réseau X.25 RLC/MAC couche physique ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 15 Activation d'un contexte PDP par le mobile stockage du contexte dans le SGSN et dans le GGSN (quelques différences entre contexte SGSN et contexte GGSN) MS BSS SGSN GGSN SM ACTIVATE PDP CONTEXT REQUEST (Contexte PDP) Fonctions de sécurité GRPS GTP CREATE PDP CONTEXT REQUEST (Contexte PDP,IMSI) GTP CREATE PDP CONTEXT RESPONSE stockage contexte avec numéro IP SGSN SM ACTIVATE PDP CONTEXT ACCEPT Source : d'après GSM 03.60, figure 32 ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 16 105

Désactivation d'un contexte PDP entre le mobile et le SGSN, le contexte est référencé par le NSAPI sur la liaison courante entre le SGSN et le GGSN, le contexte est référencé par le (IMSI, NSAPI) => (IMSI, NSAPI) est appelé un TID, Tunnel Identifier Problème de sécurité si interface SGSN-GGSN n est pas digne de confiance => Définition d une v2 de GTP avec un TID banalisé MS BSS SGSN GGSN SM DEACTIVATE PDP CONTEXT REQUEST (NSAPI) Fonctions de sécurité GRPS GTP DELETE PDP CONTEXT REQUEST (IMSI, NSAPI) GTP DELETE PDP CONTEXT RESPONSE SM DEACTIVATE PDP CONTEXT ACCEPT (NSAPI) Source : d'après GSM 03.60, figure 38 ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 17 4. Transfert des données dans le réseau fédérateur Transfert de données vers un mobile BSC MS SGSN décapsulation IP ad. SGSN TCP ou UDP En-tête GTP IMSI,NSAPI IP ad. IPMS données tunnel encapsulation GGSN réseau de données X.25, IP, ad. IPMS données ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 18 106

Transfert de données vers un mobile en itinérance BSC SGSN réseau fédérateur GPRS nominal de l'abonné BG GGSN réseau de données X.25, IP, réseau inter-opérateur (backbone) BG tunnel MS BSC SGSN GGSN réseau fédérateur GPRS visité ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 19 Transfert de données depuis un mobile en itinérance BSC SGSN réseau fédérateur GPRS nominal de l'abonné BG GGSN réseau de données X.25, IP, réseau inter-opérateur (backbone) BG tunnel MS BSC SGSN GGSN réseau fédérateur GPRS visité ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 20 107

5. Principes de l accès paquet GPRS sur l interface radio 5.1 Principes généraux Un canal physique peut-être configuré dynamiquement soit en mode circuit, soit en mode paquet Découpage d un canal physique en blocs de 4 bursts (4 bursts = 1 unité de données après codage correcteur) Partage d un canal physique entre plusieurs utilisateurs, allocation définie par le réseau Principe général d accès dans GSM conservé accès aléatoire sur voie montante (à chaque nouveau flux) allocation d un canal physique et d un numéro de flux écoute du canal physique (réception de données) transmission lorsque l accès est autorisé (diffusion du numéro de flux) Augmentation des débits par réduction du codage ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 21 5.2. Augmentation des débits en GPRS (et EDGE) Augmentation des débits sur GPRS Réduction de la protection des données utilisateurs Débit fonction du C/I => Débit max non disponible sur toute la couverture C/I fort C/I faible 56 kbit/s 30 kbit/s Développement de terminaux multi-slot Définition de nouvelles modulations pour GSM : E-GPRS (EDGE, Enhanced Data Rates for the GSM Evolution) ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 22 108

Augmentation des débits par modification du taux de codage Découpage en blocs élémentaires (appelés blocs MAC-RLC) de 22 à 53 octets Message Message H H données encodés données encodés 20 ms 20 ms ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 23 Adaptation de liens avec les différents schémas de codage Réduction de la protection sur la voie radio pour augmenter les débits 9,05 kbit/s => protection identique à la signalisation 13,4 kbit/s => protection légèrement inférieure à la transmission de données circuits 15,6 kbit/s => protection réduite 21,4 kbit/s => détection d'erreurs sans correction Efficacité (throughput) bits correctement reçus / sec CS-4 CS-3 CS-2 CS-1 C/I En GPRS simple, l adaptation dynamique ne marche pas correctement ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 24 109

Terminaux multi-slot Définition de terminaux de classe multislots terminal semi duplex : au plus 4 intervalles de temps sur voie et 1 sur voie terminal duplex : 8 intervalles de temps dans les deux sens? Mobile de classe 8 : 4 slots en réception et 1 en émission voie descendante 0 0 0 BTS courante voie montante BTS courante voie descendante BTS voisine 0 activité du mobile réception Commutation ém is. mesure et Commut ation réception ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 25 Débits réels vs débits initialement annoncés Transmissions des données par petits blocs de 20 à 40 octets environ - les débits sont annoncés au niveau physique - chaque petit bloc comprend un en-tête d au moins 2 octets (souvent 3 octets) (il y a d autres en-têtes mais sur des blocs plus longs => coût moindre) Débits des données au niveau RLC Débit annoncé (kbit/s) Taille d'un bloc en bits Taille d'un bloc en octets Taille des données RLC Débit au niveau RLC (kbit/s) 9,05 181 22 20 8 13,4 268 32 30 12 15,6 312 38 36 14,4 21,4 428 53 51 20,4 Débit maximal prévisible pour 4 intervalles de temps alloués : conditions moyennes 48 kbit/s Débit annoncé (publicité) 8 intervalles de temps avec schéma de codage sans correction 21,4 8 = 171,2 kbit/s ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 26 110

5.3. Concept de TBF ou flux de données Principe de l accès paquet sur voie radio Un TBF (Temporary Block Flow) correspond à une «micro-connexion» établie seulement quand le transfert est actif. Un TBF est identifié par un TFI (Temporary Flow Identifier) atttribué à chaque accès Le TFI est inséré dans l en-tête de tout bloc élémentaire transmis ou reçu réseau Session web ou wap en cours (exemples) lecture de la page web Pas d'échange radio MS activation de contexte PDP = échange de données TBF montant et/ou descendant établi, canal radio occupé ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 27 Etablissement d un TBF montant MS accès aléatoire allocation canal radio + TFI réseau commutation canal radio Blocs de données avec TFI dans l'en-tête TBF Temporary Bloc Flow Acquittement Dernier bloc de données (avec TFI) Acquittement retour sur voie balise ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 28 111

Etablissement d un TBF descendant Cas 1 : le réseau sait dans quelle cellule se trouve le mobile MS allocation canal radio + TFI réseau commutation canal radio Blocs de données avec TFI dans l'en-tête... ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 29 Cas 2 : le réseau ne sait pas dans quelle cellule se trouve le mobile MS réseau commutation canal radio Paging avec le P-TMSI accès aléatoire allocation canal radio + TFI Blocs de données avec TFI dans l'en-tête... ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 30 112

6. Le système EDGE 6.1. Généralités EDGE = Enhanced Data rates for the GSM Evolution Modulation plus efficace GSM-GPRS, GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) => 1 bit/symbole EDGE, 8-PSK (Phase Shift Keying) => 3 bits/symbole Multiplication du débit par 3 mais sur une couverture plus réduite (69,2kbit/s par intervalle de temps au lieu de 22,8) Adaptation de lien (link adaptation) plus étendue par rapport au GPRS de base Protocole RLC (Radio Link Control, niveau liaison sur l interface radio) amélioré Utilisation possible en mode circuit et en mode paquet EGPRS : Enhanced General Packet Radio Service = GPRS + EDGE Débit possible : de l ordre de 100 kbit/s ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 31 6.2. Modulation 8-PSK utilisée dans EDGE conservation du même débit symbole : 270,833 ksymbole/s utilisation de 8 états de phases possibles à un instant donné : 1 symbole = 3 bits augmentation des débits en conservant le même gabarit spectral 5π/8 3π/8 7π/8 9π/8 17π/8 15π/8 11π/8 13π/8 Transitions possibles pour un état de phase déterminée Ensemble des transitions possibles ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 32 113

Occupation spectrale de la modulation 8-PSK spectre de la 8-PSK légèrement plus étalé que celui de la GMSK puissance relative en db f-0,6 f-0,4 0-10 -20-30 -40-50 -60-70 -80 0,5 db -30 db f-0,2 f f+0,2 f+0,4 f+0,6 fréquence porteuse gabarit GMSK gabarit 8-PSK -60 db fréquences en MHz la planification des porteuses en EDGE peut rester identique à celle de GSM (attention aux débits disponibles) ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 33 6.3 Schémas de modulation et de codage Dans un réseau EDGE GPRS, neuf schémas de modulation et de codage (Modulation and Coding Scheme ou MCS) sont prévus. - Les MCS-1 à 4 offrent des débits très voisins de CS-1 à 4. L existence d un grand nombre de MCS permet plus de souplesse pour s adapter à l état du canal radio (link adaptation) Transmission de blocs avec entrelacement sur 4 bursts Les blocs de données au niveau MAC-RLC peuvent utiliser MCS-1 à MCS-9 blocs de contrôle au niveau MAC-RLC (e.g. acquittement) toujours en CS-1 (idem GPRS) possibilité au récepteur de décoder le schéma de codage compatibilité avec GPRS ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 34 114

Modulation et Codages disponibles Schéma de codage Type de modulation Données RLC (octets) Débit nominal (kbit/s) Taux de codage des données MCS-1 22 8,8 0,53 MCS-2 GMSK 28 11,2 0,66 MCS-3 37 14,8 0,85 MCS-4 44 17,6 1 MCS-5 56 22,4 0,37 MCS-6 74 29,6 0,49 MCS-7 8-PSK 2 56 44,8 0,76 MCS-8 2 68 54,4 0,92 MCS-9 2 74 59,2 1 Taux de codage de l en-tête 0,51 (pour 31 bits) 1/3 (pour 28 bits en DL ou 37 en UL) 0,36 (pour 40 bits en DL ou 46 en UL) ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 35 Adaptation de lien en EDGE Débit obtenu pour un canal physique alloué (1 slot) Un débit élevé n est obtenu que pour un C/I élevé (type 16 db) ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 36 115

6. Recommandations utilisées [GSM 03.60] : General Packet Radio Service (GPRS) ; Service Description - Stage 2 (Ph 2+). [GSM 03.64] : General Packet Radio Service (GPRS); Overall description of the GPRS radio interface; Stage 2 (Ph 2+) ; TS 101 350. [GSM 04.64] : General Packet Radio Service (GPRS); Mobile Station -Serving GPRS Support Node (MS-SGSN); Logical Link Control (LLC) layer specification; Stage 3 (Ph 2+) ; TS 101 351. ENST Bretagne - dept RSM - X. Lagrange RES 303, introduction à GPRS, vers. 2.2-2012 37 116

RES 303 Les réseaux mobiles: de GSM à l'umts Cours 8. Principes de L'UMTS et de ses évolutions Xavier Lagrange dép. RSM 09/2012 Télécom Bretagne Sommaire 1. Introduction...1 2. Aspects services...3 2.1. Apports de la 3 ème génération...3 2.2. Fonctions de sécurité...4 3. Aspects architecturaux de l UMTS...6 3.1. Réseau d accès de l UMTS...7 3.2. Principes généraux de gestion de la ressource au niveau UTRAN...12 4. Grande lignes de l'interface radio UTRA...15 4.1. Principe de l étalement par séquence directe...15 4.2. Principe du Soft handover...23 4.3. Principaux paramètres d'utra...26 5. Evolutions de l UMTS...27 5.1. Les Release...27 5.2. HSDPA...30 5.3. HSUPA...32 6. Bibliographie...33 117

1. Introduction Historique et vision au début des années 90 années 80 : systèmes analogiques, téléphone cellulaire, radiomessagerie unilatérale années 90 : systèmes numériques, téléphone cellulaire, radiomessagerie unilatérale, réseaux locaux sans fils, téléphonie sans fils 2 millions abonnés cellulaires en Europe en 1990 260 millions abonnés cellulaires (Analogiques+numériques) en 1998 (sources MCI) Vers 1992-1995, volonté de définir un système universel disponible en 1998 qui remplace - GSM et tous les systèmes cellulaires - DECT et tous les systèmes de téléphonie sans fils - 802.11 (WiFi) et tous les systèmes de réseaux sans fils (WLAN) => La grande illusion! Dans la pratique, UMTS = accès au Web Décollage des réseaux à partir de 2007 avec l apparition de l iphone d Apple X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 1 UMTS, un système universel de 3 ème génération? UMTS : Universal Mobile Telephone System UMTS : solution européo-japonaise pour les systèmes 3G - une interface radio basée sur le WCDMA avec du FDD : UTRA-FDD - une interface radio basée sur le TDMA-CDMA avec du TDD : UTRA-TDD - une variante chinoise du mode TDD avec un débit plus faible spécification par le 3GPP, www.3gpp.org CDMA2000 : solution américaine dérivée d IS-95 à l'origine mode FDD avec transmission CDMA sur 1 ou 3 porteuses définition d'un mode TDD spécification par le 3GPP2, www.3gpp2.org Mais également WiFI et tous ses dérivés WiMAX avec mobilité (IEEE 802.16e) X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 2 118

2. Aspects services 2.1. Apports de la 3 ème génération Utilisateurs Besoin de haut-débits pour l accès mobile à l internet Solution intégrée pour tous les besoins de télécommunications Pas de perte des services et de la couverture courante à cause de la transition vers l UMTS : terminaux bi-mode UMTS/GSM Opérateurs Différenciation de l UMTS avec des services multimédias Plus de capacité (besoin de nouvelles fréquences) Flexibilité dans le développement et le déploiement des services => contrairement à GSM, on spécifie les tuyaux et pas tous les services Capitalisation sur les investissements GSM déjà réalisés X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 3 2.2. Fonctions de sécurité Par rapport à GSM le renforcement de la sécurité au sein même du réseau cœur, alors que les efforts GSM étaient concentrés sur l interface radio l interconnexion de réseaux (mobile/fixe circuit/paquet 2G/3G etc.) l intégrité de l identité des terminaux (IMEI), spécifiée au commencement même de la conception des spécifications alors qu elle est intervenue en cours de vie pour le système GSM l authentification mutuelle pour contrer l attaque par une station de base pirate. l utilisation d une identité temporaire TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) attribuée par le réseau comme pour le GSM ; cette mesure n est efficace que si le taux de rafraîchissement de l identité temporaire est important X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 4 119

Mécanisme de sécurité de l'umts sécurité UMTS [33.102] est basée sur le principe de secrets partagés et d algorithmes symétriques Authentification mutuelle de l'abonné par le réseau et du réseau par l'abonné Vérification par le réseau de la présence de la clé secrète K i par envoi d'un challenge et vérification de la réponse Chiffrement sur l'interface radio par une clé différente à chaque communication (mais liée à Ki) - de la signalisation (sauf phase initiale de demande d'un service) - des données utilisateurs et de la voix Allocation d'une identité temporaire transmise en mode chiffré (TMSI, Temporary Mobile Subscriber Identity) vérification de l intégrité des messages par calcul de MAC (Message Authentication Code) Vérification de cohérence avec des numéros de séquence de manière à éviter des fraudes par répétition des messages ou la réutilisation de matériel de chiffrement périmé (les clés en particulier). X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 5 3. Aspects architecturaux de l UMTS Principes de base Séparation poussée entre réseau d accès (UTRAN, Universal Terrestrial Access Network) et réseau cœur (CN, Core Network) Dialogues «directs» entre le terminal et le réseau cœur pour l établissement des services : NAS, Non Access Stratum Dialogues entre le terminal et le réseau d accès pour l établissement des capacités de transmission (bearer) sur la voie radio et dans le réseau d accès (Radio Access Bearer) Réutilisation des réseaux cœurs GSM et GPRS (en première version, release 99) Définition d un nouveau réseau d accès Définition d une interface radio totalement nouvelle X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 6 120

3.1. Réseau d accès de l UMTS Rappel de l architecture de GSM BTS BSC BTS MSC/VLR BSC BTS BTS : Base Transceiver Station (ambiguïté sur la définition en sectorisé) BSC : Base Station Controller Utilisation de liaisons spécialisées entre BTS et BSC, entre BSC et MSC/VLR (par exemple liaison E1 ou MIC à 2 Mbit/s) X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 7 Architecture physique de l UMTS Node B RNC Node B Réseau de transport MSC/VLR RNC Node B Node B : équivalent de la BTS mais un seul noeud B en tri-sectorisation RNC, Radio Network Controller : équivalent du BSC Utilisation d un réseau de transport (ATM dans un premier temps, IP dans un second temps) dans le réseau d accès => plus de souplesse mais une plus grande complexité dans les piles de protocole X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 8 121

Interfaces dans le réseau d accès Node B Iub RNC Node B Iur Iu MSC/VLR Iu Iub RNC Node B Interface Iub entre le Noeud B et le RNC Nouvelle Interface Iur entre les RNC (permet le soft-handover) Interface Iu entre le RNC et le réseau coeur X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 9 Réseaux coeurs et réseau d accès A l origine (Release 99), on conservait les réseaux cœurs circuits et paquets de GSM X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 10 122

Interfaces dans GSM-GPRS et UMTS MSC VLR Abis Abis BSC Gb A E G MSC VLR F D PSTN C GMSC Gs H EIR HLR AuC Iub Iub Iur RNC RNC Iu-cs Iu-ps SGSN Gf Gr Gn Gc GGSN X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 11 3.2. Principes généraux de gestion de la ressource au niveau UTRAN On ne gère plus comme en GSM des circuits fixes à débits prédéfinis (16 kbit/s) mais des supports à débit paramétrables => Radio Access Bearer support à 128 kbit/s connexions par le RNC support à 128 kbit/s support à 12,2 kbit/s support à 12,2 kbit/s Noeud B RNC Réseau de transport MSC/VLR Sur l'interface radio, un bearer peut correspondre à un circuit permanent (canal de transport dédié) ou non Définitions de différents états de connexion avec des états intermédiaires entre veille et dédié Chaque état correspond à un suivi plus ou moins fin par le réseau du mobile X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 12 123

Implantation des bearers sur une infrastructure ATM En release 99, utilisation de l ATM (Asynchronous Transfer Mode) pour le réseau de transport Circuit Virtuel ATM permanent qui regroupe toutes les communications/sessions Etablissement à la demande d une connexion (AAL2, ATM Adaptation Layer 2) pour chaque service support d accès radio (RAB, Radio Access Bearer) support radio ( radio bearer) Noeud B RNC support de transport Iu ( Iu transport bearer) Réseau de transport MSC/VLR CV ATM permanent connexion AAL2 établie à la demande X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 13 Principe général d établissement d un RAB Mobile Noeud B RNC demande de service en accès aléatoire (identité mobile, type de service) MSC/VLR activation et réservation 1) du micro-circuit entre Noeud B et RNC 2) des ressources radios nécessaires allocation canal dédié (identité du mobile, codes d'étalement montant et descendant) premier message de signalisation Etablissement d'une connexion de signalisation premier message de signalisation échange de messages de signalisation pour établir le service (plan U) Etablissement micro-circuit u AAL 2 par ALCAP Allocation ressource radio pour le service Etablissement micro-circuit pour le service (plan U) Echange possible de données utilisateurs X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 14 124

4. Grande lignes de l'interface radio UTRA 4.1. Principe de l étalement par séquence directe bit chips 1 1 1 1 +1 +1 1 +1 +1 0 +1 +1 +1 1 1 +1 1 1 f f Pour un bit, transmission d une séquence de chips de longueur n la séquence est propre à chaque utilisateur et elle est connue du récepteur la séquence est de type pseudo-aléatoire (PN, Pseudo Noise) si le signal d'origine est à débit b bit/s, le signal obtenu paraît être un signal à débit nb bit/s Exemple : 1 bit => 1 séquence de 64 chips X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 15 Effet d étalement Débit en bits : b bit/s (durée d un bit T b ) Rythme chips : nb chips/s (durée d un chip T c =T b /n) => Etalement de spectre 1 0,9 0,8 0,7 0,6 Signal utilisateur 0,5 0,4 1/Tc Signal étalé 0,3 0,2 0,1 1/Tb 0-8 -7-6 -5-4 -3-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 16 125

Utilisation de codes orthogonaux CDMA = Code Division Multiple Access S 1 1 1 1 +1 +1 1 +1 +1 S 2 1 1 +1 1 +1 +1 +1 1 S 3 1 +1 1 +1 +1 +1 1 1 S 4 1 +1 1 1 1 1 +1 1 i, j, S i S j = 0 si i j S i S i = n Soit un utilisateur i, séquence binaire b i ( kt) (b i ( kt) { +1 ; 1}) séquence de chips b i ( kt)s i A l'émission, transmission pour l'ensemble des utilisateurs de S ( kt ) = b ( kt ) A la réception de l'utilisateur i, calcul de S i S( kt) soit S S( kt ) = b ( kt ) S S b ( kt )n i j i j = j i j j S j X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 17 Intérêt du CDMA On combine l étalement de spectre à séquence directe et le CDMA (séquences orthogonales) - Avec l'utilisation de codes correcteurs, le CDMA permet d'avoir un très faible C/I de fonctionnement. - Les mêmes fréquences peuvent être utilisées sur toutes les cellules : motif à 1 Difficultés - Séquences pseudo aléatoires sur la voie montante - Contrôle de puissance des terminaux doit être très précis et rapide - Interférences entre différents canaux dans une même cellule Utilisation du CDMA Système américain IS 95, UMTS X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 18 126

Utilisation du CDMA pour l UMTS UTRA = UMTS Terrestrial Radio Access UTRA-FDD : système CDMA à étalement de spectre sans multiplexage temporel duplexage fréquentiel (FDD, Frequency Division Duplex) UTRA-TDD : système CDMA à étalement de spectre avec multiplexage temporel duplexage temporel (TDD, Time Division Duplex) Pour faire avoir différents débits, on utilise différents facteurs d étalement facteur 8 : forts débits mais besoin d une plus grande puissance facteur 256 : faible débit mais une faible puissance convient Pour 384 kbit/s en FDD, on utilise un étalement de 8 => au plus 7 communications simultanées (car il faut garder des codes pour la signalisation) X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 19 Notions de formats de transports Canaux physiques : places des données, des chips pilotes, des bits de contrôle de puissance, Canaux de transport : découpage des données en blocs appelés blocs de transport (transport block) définition d'une panoplie de codes correcteurs d'erreurs et détecteurs d'erreurs (taux de codage de 1/3 à 1) durée d'un bloc de transport paramétrée (TTI, Transmission Time Interval) de 10 à 80 ms => globalement plus de souplesse qu'en GSM bloc 1 CRC bloc 2 CRC bloc 6 CRC ensemble de blocs de transports Codage et entrelacement 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 TTI, Time Transmission Interval X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 20 127

Canaux logiques Canaux logiques : définition de ce que transporte le canal données utilisateurs, Traffic Channel signalisation, Control Channel canaux dédiés : Dedicated Channel canaux communs : Common Channel bits de contrôle physique (pilote, contrôle de puissance,... ) données utilisateurs signalisation DTCH DCCH DCH DCH canal logique canal de transport composite canal physique X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 21 Exemple de débits et codages et étalements associés Débit des données utilisateurs 12,2 kbit/s 64 kbit/s 384 kbit/s Débit de signalisation associée 2,5 kbit/s 2,5 kbit/s 2,5 kbit/s Taux de codage (données, signalisation) 1/3 1/3 1/3 TTI (pour données utilisateurs) 20 ms 20 ms 10 ms voie descendante "Données" encodées 42 kbit/s 210 kbit/s 912 kbit/s Contrôle physique 18 kbit/s 30 kbit/s 48 kbit/s Facteur d'étalement 128 32 8 "Données" encodées 60 kbit/s 240 kbit/s 960 kbit/s voie montante Facteur d'étalement (pour données) 64 16 4 Contrôle physique 15 kbit/s 15 kbit/s 15 kbit/s Facteur d'étalement (pour contrôle) 256 256 256 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 22 128

4.2. Principe du Soft handover Le mobile fait des mesures sur le canal pilote de la cellule courante et des cellules voisines et les remonte au réseau soit régulièrement soit lorsqu'elles dépassent un seuil indiqué par le réseau Le réseau réserve les ressources sur la nouvelle cellule Transmission des mêmes infos par deux stations de base différentes Transmission d'un seul signal par le mobile mais réception par les deux stations de base 0 Noeud B RNC serveur ( Serving RNC) RNC 1 1 Noeud B MSC/VLR 2 Noeud B RNC 2 RNC en dérivation ( Drift RNC) X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 23 Il peut être nécessaire de libérer les ressources sur "l'ancienne" cellule 0 RNC serveur Noeud B ( Serving RNC) RNC 1 1 Noeud B MSC/VLR 2 Noeud B RNC 2 RNC en dérivation ( Drift RNC) Procédure de relocalisation pour changer le d'ancrage entre le réseau d'accès et le réseau cœur Noeud B RNC 1 Noeud B MSC/VLR Noeud B RNC 2 RNC serveur ( Serving RNC) X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 24 129

Complexité de l architecture et de la pile protocolaire Ne pas essayer dans ce cours de tout comprendre! SM/SMS GMM strate de non-accès (NAS, non access stratum) relayage SM/SMS GMM RRC UE RLC MAC couche physique radio Uu NBAP couche SSCF-UNI physique SSCF-UNI radio SSCOP AAL5 ATM/ ϕ Node B relayage Iub NBAP SSCF-UNI SSCOP AAL5 ATM/ ϕ RNSAP SCCP MTP3b SSCF-NNI SSCOP AAL5 ATM/ ϕ relayage Iu-r RRC RLC MAC RNSAP SCCP MTP3b SSCF-NNI SSCOP AAL5 ATM/ ϕ RANAP SCCP M3UA SCTP IP AAL5 ATM/ ϕ Iu-PS RANAP Point d attention : Protocole RLC (Radio Link Control) de retransmission sur l UE et le RNC Au moins un équipement intermédiaire (NodeB) voire 2 (Node B et Drift RNC) Délai de réaction important Influence des performances du réseau de transport GTP -U UDP IP AL5 SCCP M3UA SCTP IP AAL5 ATM/ ϕ GTP -U UDP IP AL5 X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 25 4.3. Principaux paramètres d'utra Caractéristique UTRA-FDD UTRA-TDD Multiplexage CDMA (FDMA inhérent) TDMA et CDMA (FDMA inhérent) Duplexage FDD TDD Largeur de bande 5 MHz 5 MHz Rapidité de modulation 3,84 Mchip/s 3,84 (et 1,28) Mchip/s Time slot 666,66 µs 666,66 µs Variation de débit OVSF et multicode OVSF, multislot et multicode Etalement de 4 à 512 de 1 à 16 Modulation QPSK QPSK Contrôle dyn. de puissance Rapide (1500 Hz) Oui (100 à 750 Hz) Handover soft ou hard handover (mobile assisted) mobile assisted hard handover Allocation de canal --- allocation dynamique X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 26 130

5. Evolutions de l UMTS 5.1. Les Release Release 99 Release 4 Interface radio (UTRA) Basé sur le CDMA jusqu à 384 kbit/s (en pratique principalement en mode circuit) Réseau d accès (UTRAN) Réseau de transport basé sur ATM Réseau cœur (CN) Reprise du réseau cœur circuit de GSM et du réseau cœur paquet GPRS Séparation des fonctions de transport des flux et de contrôles (MGW et MSC server) Transport basé sur IP (ou sur ATM) dans le réseau cœur circuit X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 27 Interface radio (UTRA) Réseau d accès (UTRAN) Release 5 HSDPA Transport basé sur IP Réseau cœur (CN) Transport basé sur IP Plus de réseau cœur circuit Introduction de l IMS Release 6 HSUPA «IMS Phase 2» Release 7 Release 8 Amélioration de HSPA, étape intermédiaire avec le LTE LTE, Long Term Evolution Amélioration de HSPA, étape intermédiaire avec le LTE LTE, Long Term Evolution services Push-to-talk, MBMS (Multimedia Broadcast Multicast System), service de présence LTE, Long Term Evolution X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 28 131

Interface radio (UTRA) Release 9 SON (Self Organised Network) enhancements, Release 10 LTE-advanced (4G selon critères ITU) Machine-type Communications (M2M) Réseau d accès (UTRAN) SON enhancements LCS (Location Services) function MBMS (Multicast/Broadcas t Multimedia Services) functions LTE-advanced Réseau cœur (CN) MBMS Machine-type Communications (M2M) Optimal Media Routeing, IMS Emergency Session Enhancements détail sur http://www.3gpp.org/ftp/information/work_plan/description_releases/ X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 29 HSDPA Le besoin en haut-débit concerne en premier lieu la voie descendante (serveur-> terminal) => HSDPA = High-Speed Downlink Packet Access Utilisation d'une modulation plus efficace (même démarche que pour EDGE) => 16 QAM, soit 4 bits par symbole au lieu de 2 Pas de contrôle de puissance (simplicité) mais adaptation dynamique de la modulation et du codage aux conditions radios Multiplexage temporel statistique pour éviter les interférences intra-cellulaires => politique d ordonnancement à définir trame de 10 ms 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 puissance (codes) canal haut-débit partagé dans le temps HS-DSCH SF=16 TTI = 2 ms temps X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 30 132

Etalement fixe : SF=16 Taux de codage de ¼ à ¾ Transmission sous formes de blocs tenant sur 2 ms (TTI=2ms, 3 slots) Processus de retransmission des blocs dans la station de base Possibilité de transmettre sur plusieurs codes simultanément sur 1, 5 ou 15 codes limitations dans le terminal (classes de terminaux) Modulation Taux de codage Débit binaire (1 code) Débit binaire (5 codes) Débit binaire (15 codes) QPSK ¼ 119 kb/s 0,6 Mb/s 1,8 Mb/s QPSK ½ 237 kb/s 1,2 Mb/s 3,6 Mb/s QPSK ¾ 356 kb/s 1,8 Mb/s 5,3 Mb/s 16 QAM ½ 477 kb/s 2,4 Mb/s 7,2 Mb/s 16 QAM ¾ 712 kb/s 3,6 Mb/s 10,8Mb/s X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 31 5.2. HSUPA HSUPA = High-Speed Uplink Packet Access contrôle de puissance rapide sur la voie montante conservée car indispensable Conservation de la modulation QPSK mais utilisation possible de BPSK Réduction du facteur d'étalement, 4 ou 2 Transmission sur plusieurs codes Débit jusqu'à 5,74 Mbit/s X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 32 133

6. Bibliographie [Lag2] X. Lagrange, Principes et évolutions de l'umts, Collection IC2, Editions Hermès, 2005. [Les] P. Lescuyer, UMTS : les origines, l'architecture et la norme, Editions Dunod, 2000, Paris. [SaT] J. Sanchez, M. Thioune, UMTS : Services, architecture et WCDMA, 3 ème édition, Editions Hermès, 2008. [UMTS For] http://www.umts-forum.org/, serveur de l UMTS forum [3GPP] http://www.3gpp.org [3GPP2] http://www.3gpp2.org X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM l'umts et ses évolutions - 2.2. - 2012 33 134

RES 303-2012 1 TD 1 : CONCEPT CELLULAIRE ET INTERFACE RADIO GSM Exercice 1. Déploiement d un réseau GSM régulier Un opérateur désire déployer un réseau GSM dans une région supposée uniforme. Il dispose d'une largeur de bande de 2 8 MHz. L'opérateur planifie son réseau pour que 93% des usagers aient un C/I supérieur à 12 db. Rappeler le type de duplexage de GSM. GSM est un système de type FDD, Frequency Division Duplex. Ce qui signifie qu une partie de la bande est réservée pour la voie montante et une partie pour la voie descendante. Rappeler l écart de fréquences entre 2 porteuses GSM. En GSM, la bande est découpée en porteuses espacées de 200 khz, soit 0,2 MHz. De combien de porteuses duplex dispose cet opérateur? L opérateur dispose de 8/0,2 = 40 porteuses duplex (40 fréquences pour la voie descendante et 40 fréquences pour la voie montante) Déploiement d un réseau avec des stations de base omnidirectionnels L'opérateur décide de déployer un réseau avec des stations de base omni-directionnelles. Dans ce cas, il y a autant de sites (i.e. lieu où on doit mettre une station de base, un mat avec des antennes) que de cellules. Pour respecter la contrainte sur le C/I, quelle taille de motif doit-il utiliser? En appliquant la bonne abaque, on trouve un motif à 7 Combien de porteuses duplex, l opérateur peut-il mettre dans chaque cellule? L opérateur dispose 40/7=5 porteuses/cellule (5 porteuses ne sont pas utilisées et peuvent servir en joker). 135

2 Concept cellulaire et interface radio GSM Calculer (grossièrement) le nombre maximal de communications (avec codage de la voix plein-débit) qu on peut écouler par cellule? Il y a 5 porteuses sur chaque cellule, soit grossièrement 8*5=40 communications par cellules. En déduire dans ce cas particulier la capacité en nombre de communications par site et par MHz alloué. On a 1 site = 1 cellule et 40 communications par site pour 16 MHz alloué. On trouve donc 40/16=2,5 comm/site/mhz. Pour faire un calcul général de capacité par MHz, on peut considérer que le nombre de porteuses est important et laisser des valeurs non entières. On trouve alors 40*8/(7*16)=2,86 comm/site/mhz Déploiement d un réseau avec des stations de base tri-sectorisés. L'opérateur décide de déployer un réseau avec des stations de base tri-sectorisés. Pour n sites, combien a-t-on de cellules? Un site permet de couvrir 3 cellules selon le principe de la tri-sectorisation. Donc on a 3n cellules. Pour respecter la contrainte sur le C/I, quelle taille de motif doit-il utiliser? En appliquant la bonne abaque, on trouve un motif à 9 En déduire (même démarche que précédemment) le nombre de communications par cellule et la capacité en nombre de communications par cellule et par MHz alloué L opérateur dispose de 40/9=4 porteuses/cellule soit 8*4=32 comms/cellule. Cela donne une capacité de 2 comms/ cellule /MHz. Calculer la capacité en nombre de communications par site et par MHz alloué. 136

RES 304-2011 3 Il suffit de multiplier par 3 la capacité par cellule, soit 6 coms/site/mhz. En faisant un calcul sans passer à un nombre de porteuses non entier, on trouve alors 3*40*8/(9*16)= 6,67 comm/site/mhz. En déduire le gain apporté par la tri-sectorisation. Pourquoi est-il plus judicieux de considérer la capacité par site au lieu de la capacité par cellule? Le ratio des deux capacités est 6/2,5=2,4 pour le cas présent et 6,67/2,86=2,33 si on accepte un nombre de porteuses non entier (calcul général). Le gain apporté par la tri-sectorisation est donc inférieur à 3. Le coût d exploitation d un réseau est lié au nombre de sites et pas au nombre de cellules (nombre de lieux où intervenir, coût du réseau d accès entre les stations de base et le réseau cœur, ). C est donc cela qui est important. L opérateur choisit de sectoriser. Il veut écouler jusqu à 24 communications simultanées par km2. Calculer le rayon de la cellule. Déterminer le nombre de sites à installer sur une zone de 50 km2. Une cellule écoule 32 communications donc un site écoule 96 communications, il suffit de 1 site tous les 96/24=4 km2. La surface d une cellule est donc de 4/3=1,33 km2. Si on considère des hexagones, S=2,6R2. On trouve donc R=racine(1,33/2,6)=0,7 km. Sur 50 km2, il faut 50/4=12 sites environ. 137

4 Concept cellulaire et interface radio GSM 1,0 0,9 0,8 0,7 P(C/I<seuil) 0,6 0,5 0,4 K=12 0,3 K=9 0,2 K=3 K=7 K=21 0,1 0,0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 K=27 24 26 Seuil (db) Répartition du C/I dans un réseau omnidirectionnel 1,0 0,9 0,8 0,7 K=12 0,6 P(C/I<seuil) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0 K=3 K=9 2 4 6 8 Répartition du C/I dans un réseau avec tri-sectorisation 10 12 14 16 18 K=21 20 K=27 22 24 26 Seuil (db) 138

RES 303-2012 1 Exercice 2. Calcul de C/I Dans un réseau linéaire Un opérateur désire déployer un réseau GSM sur une autoroute. Les stations de base utilisent des antennes omnidirectionnelles et sont réparties sur l'autoroute à distance égale. On considérera dans le problème seulement la couverture de l'autoroute et on approximera l'autoroute à une droite (cf schéma). On considère des cellules de portée R et un motif de taille K. R Autoroute L'opérateur désire faire fonctionner son système à un C/I seuil de 14 db. On rajoute sur le seuil une marge de 8 db pour prendre en compte l'effet de masque (i.e. sur le calcul approché, on considérera un seuil global de 22 db). On considère par conséquent un modèle de propagation très simple où la puissance de reçu est p=p e k / r α avec p e la puissance d émission, k un coefficient dépendant de l environnement, r la distance entre l émetteur et le récepteur et α=3,5 (exposant de propagation). Dans ce cas particulier de réseau linéaire, y-a-t-il une contrainte sur le nombre K de cellules du motif (hors contraintes d'interférence)? Exprimer la distance de réutilisation en fonction de K. On remarque qu il est possible de faire n importe quelle taille de motif : 1,2,3 K, 1, 2, 3, K dans un réseau linaire. Il n y aucune contrainte sur K qui peut être un entier quelconque. Un petit dessin montre que pour une valeur de K donnée, il y a 2 plus proches voisins à la distance D=2KR A quelle distance de la station de base, le signal reçu par un mobile est-il le plus faible? A quelles distances se trouvent les plus proches interféreurs? (ne tenir compte que des deux plus proches stations de base interférentes). Le signal reçu est le plus faible pour un mobile en bordure de cellule donc à la distance R. Dans ce cas il y a un interféreur à D1=2KR-R et un autre à D2=2KR+R. Calculer le C/I au pire cas en fonction de la taille du motif utilisé. Le signal utile est C=Pk/R α et l interférence est I= Pk/[(2K-1)R] α + Pk/[(2K+1)R] α donc C/I au pire cas vaut 1/[(2K-1) α + (2K+1) α ]. Dans un calcul très approché on peut prendre 1/[2(2K) α ]. 139

2 Concept cellulaire et interface radio GSM Calculer le C/I pour K=1,2 et 3. En déduire le motif nécessaire. On trouve un C/I de 1, 40 et 213 soit 0, 16 et 23 db pour le calcul «exact» et un C/I de 5,6, 64 et 264 pour le calcul approché soit respectivement 7,5 18 et 24 db. Il faut donc un motif à 3 pour garantir un C/I de 22 db. L'opérateur dispose de 6 couples de fréquences pour la couverture de l'autoroute. Donner le nombre de couples de fréquences par cellule. Avec 6 couples de fréquences, on a 2 fréquences par station de base. Exercice 3 : Gestion de l itinérance et définition des canaux dans un réseau mobile Le but de cet exercice est de comprendre la définition des canaux dits logiques dans un système cellulaire et d étudier la gestion de l itinérance (la mobilité). Nous considérons un réseau avec 10 000 cellules qui sont déployées pour 8 millions d abonnés. La technologie radio est celle du GSM : FDMA/TDMA, FDD, 8 slots par trame. Des hypothèses simplificatrices sont considérées : l opérateur affecte 3 porteuses duplex à chaque cellule. a) On suppose que chaque communication téléphonique occupe un canal physique (un slot par trame TDMA). Quel est en première approximation le nombre maximal de communications par cellule? Pourquoi ce nombre ne peut-il pas être atteint? Par cellule, il y a 3 porteuses soit grossièrement jusqu à 3*8=24 communications simultanées. Ce calcul fait abstraction que le slot 0 sur une fréquence de la cellule doit être réservé pour la voie balise (FCCH, SCH, BCCH) et les canaux de paging (PCH) et d allocation (AGCH) + pour l accès aléatoire sur la voie montante (RACH). b) Citer des exemples de procédures nécessitant des canaux dédiés. Quel est le problème si chacune de ces procédures nécessitait, à elle seule, un canal physique entier? La mise à jour de localisation, les SMS, nécessitent l établissement d une connexion de signalisation et par conséquent un canal propre au terminal pour éviter des collisions avec d autres échanges. Si on utilisait un slot entier par trame, on consommerait trop de ressource. 140

RES 304-2011 3 Le débit d un canal physique occupant un slot par trame TDMA est supposé égal à 12 kbit/s. Si chacune des procédures ci dessus nécessite 1 kb/s, comment éviter le problème soulevé dans la question précédente? On peut faire un schéma pour illustrer le mécanisme Il faut partager le canal physique entre plusieurs utilisateurs (d une façon déterministe pour éviter les collisions). C est ce qui est fait avec le SDCCH (Stand Alone Dedicated Control Channel). Un canal physique permet de disposer de 8 SDCCH simultanément. Le principe général est de définir une multitrame qui se répète. On présente ci-après un exemple sur un canal physique donné. --------------------------------------------------... ----------------------------------------- SDCCH 1 SDCCH 2 SDCCH 3. fin de la multi-trame SDCCH 1 SDCCH 2... --------------------------------------------------... ----------------------------------------- A l heure de pointe, un abonné reçoit, en moyenne, 0,4 appel. La durée nécessaire pour signaler cet appel à un mobile à l état de veille lorsqu on utilise un canal physique est de 18 ms. Calculer alors le nombre d annonces d appels diffusé par seconde, dans l hypothèse où l annonce de chaque appel entrant est diffusée et sur toutes les cellules du réseau. On calcule le nombre d appels total par heure sur le réseau et on divise par 3600, soit 8. 10 6 x 0,4 / 3600 = 888 appels en diffusion par seconde. Quelle est la charge induite en signalisation? Calculer le nombre moyen de canaux physiques utilisés sur chaque cellule. Un appel en diffusion occupe la ressource pendant 18ms soit 0,018 secondes. La charge induite est donc 888*0,018= 16 canaux physique. C est énorme! Cela prend 2 porteuses sur 3 disponible soit 66% de la capacité! Une autre façon d annoncer les appels entrants consiste à tenir à jour une base de données indiquant pour chaque mobile, la cellule où il se trouve. Cela nécessite, évidemment, que les mobiles à l état de veille signalent au réseau, chaque fois qu ils changent de cellule. Comment un mobile peut il savoir qu il a changé de cellule? 141

4 Concept cellulaire et interface radio GSM Chaque station de base émet régulièrement (en GSM de façon continue) un signal sur une fréquence, c est la voie balise. Sur deux cellules voisines, il y a nécessairement des fréquences différentes. Le mobile compare la puissance reçue sur la fréquence balise de la cellule courante et la fréquence balise d une cellule voisine (ou plusieurs). Si pendant un temps suffisamment long (qq centaines de ms), la puissance sur la voisine est plus forte, cela signifie que le mobile a changé de cellule, il se met à l écoute de la nouvelle voie balise. f) Au moment où les abonnés se déplacent le plus (par exemple entre 8h et 9h), un abonné change 12 fois de cellule, en moyenne. La durée nécessaire pour signaler un changement de cellule est de 0,8 s (le changement est signalé sur la nouvelle cellule). Calculer alors le nombre total de mise à jour de localisation par cellule, par seconde ; Pour le calcul de mise à jour de localisation, la procédure n'est faite sur la voie radio que sur la nouvelle cellule : il n'y a aucun échange sur l'ancienne cellule. Il y a 8. 10 6 * 12 / (3600 x 10 000) = 2,66 mises à jour de localisation par cellule et par seconde. En déduire le nombre moyen de mises à jour de localisation simultanés par cellule. Comme une mise à jour dure 0,8 secondes, nous avons 2,66 * 0,8 = 2,13 mise à jour de cellule en cours en moyenne, à l heure de pointe Si on utilise un canal physique pour la mise à jour de localisation, combien de canaux physiques faut-il? Réponse : 2,13 slots en moyenne de «perdu pour les données utiles», c est trop. D autant plus que c est une moyenne et qu on pourra avoir des pics à 4 ou 5. Il faut réserver au moins 3 canaux physiques, soit 3/24=1/8=12,5% de la capacité. C est non négligeable. Quel canal logique proposez-vous d utiliser? Calculer grossièrement la capacité en canaux physique nécessaires par cellule. On utilise un SDCCH. Si on réserve un canal physique, on peut disposer de 8 SDCCH. Cela parait suffisant pour absorber les pics. On utilise seulement 1/24 soit environ 4% de la capacité. 142

RES 304-2011 5 Proposer alors une méthode meilleure que les 2 méthodes précédentes pour annoncer les appels entrants aux mobiles en état de veille. Refaire les calculs du nombre d appels diffusés ainsi que les mises à jour de localisation (en moyenne) Réponse : zone de localisation (LA, Location Area, dans GSM) formée de 100 cellules. La mise à jour se fait seulement pr les zones de localisation Le calcul précis sur la base de LA de 100 cellules n'est pas simple car il dépend de l'organisation des LA. Dans la suite on fait un calcul simple pour avoir des ordres de grandeurs (ou estimation) des charges nombre d appels diffusés : le paging (diffusion d appel) est fait sur une LA et non sur toutes les cellules. Le paging se fait sur 100 cellules et non plus sur les 10,000 cellules. On divise donc le trafic de paging par 100. On utilise donc 0,16 canaux physique en moyenne et 0,66% de la capacité de la cellule. Le nombre de transitions varie en inverse de la racine carrée de la surface (ou en inverse du rayon, ce qui revient au même). Si on a 100 cellules, la surface est multiplié par 100 donc le nombre de transitions est divisé par 10. Nbre de mises à jour de localisation : un abonné change 12 fois de cellules par heure soit 1,2 fois de LA par heure. On occupe 0,2 canaux physique en moyenne (au lieu de 2,13). Au total on utilise 0,36 canaux physiques (attention, on mélange un peu choux et carottes, c est un calcul global de ressources consommées), soit 0,36/24=1,5% ce qui est très raisonnable. 143

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RES 303-2012 1 TD 2 : PROCEDURES GSM Exercice 1 Georges est abonné au réseau Orange en France. Il éteint son terminal, puis va en Allemagne et allume son terminal à Berlin et choisit le réseau E+ (3 ème réseau allemand). Il y a mise à jour de localisation. L IMSI de Georges est 208 01 69 10 04 22 41. Différents équipements des réseaux Orange et E+ sont représentés dans l unique figure de cet exercice. HLR 257 7 réseau SS7 orange 113 PS 2-223-0 réseau SS7 international PS 2-016-1 12288 HLR réseau SS7 E+ Berlin MSC/VLR 8193 Réseau E+ Allemagne MSC/VLR 1025 Réseau Orange France (Les chiffres indiquent pour chaque équipement le code de point sémaphore) 1. Comment le mobile détermine-t-il l identité du réseau visité? Chaque station de base diffuse les informations systèmes (sur canal BCCH, Broadcast Control Channel, implémenté sur slot 0 de la fréquence balise). Les messages System Information Type 3 et 4 contiennent l identité de la zone de localisation (LAI, Location Area Identity) qui commence par MCC (Mobile Country Code) et MNC (Mobile Network Code). Dans le cas présent, le mobile voit MCC=262 et MNC=3 et sait donc qu il est en Allemagne. 2. Si on considère (ce qui est le cas) que le terminal utilise a priori la même procédure de localisation dans le cas international et dans le cas national, quelle identité utilise le terminal pour la mise à jour de localisation? Quel problème cela pose-il? 145

2 Procédures GSM Le terminal envoie un MM Location Updating Request en plaçant l ancienne zone de localisation où il se trouvait avant (i.e. une zone française en 208 01 d Orange) et son TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity). Le MSC/VLR d E+ qui reçoit ce message ne peut pas faire la correspondance entre l identité de LAI et le MSC/VLR qui gère la zone. Il ne peut trouver à quel abonné correspond ce TMSI. Proposer une solution (bête et méchante!) pour résoudre le problème. Le réseau envoie un message Identity Request demandant (en clair) au terminal d indiquer son IMSI complet. 3. A partir de quelle information, le MSC/VLR à Berlin détermine-t-il à qui envoyer le message MAP_UPDATE_LOCATION? Comment s appelle le champ permettant un routage correct dans le réseau SS7 international? Comment est-il constitué. Le MSC/VLR analyse l IMSI du mobile (et envoyé par lui en clair). Comme c est un IMSI d Orange, il faut router le message MAP_UPDATE_LOCATION vers le réseau d Orange en créant une appellation globale (Global Title). Le MSC/VLR traduit le code MCC en code pays E.164 (208 -> 33), le code MNC (01 en 607) et laisse le code MSIN inchangé. L appellation globale est ainsi +33 607 69 10 04 22 41. 4a. Quels sont, au niveau MTP 3, les codes de point sémaphore origine (OPC) et destination (DPC) du message MAP_UPDATE_LOCATION émis par le MSC/VLR de Berlin? (utiliser le dessin) Le niveau MTP3 est restreint à un réseau sémaphore donné : le message doit passer par la passerelle internationale allemande. Le DOC vaut 113 et l OPC vaut 8193. 4b. Même question au sein du réseau international (toujours pour le message MAP_UPDATE_LOCATION). Au sein du réseau international, il faut router vers le bon pays et le bon opérateur. DPC=2-016-1 et OPC=2-223-0. 4c. Même question au sein du réseau français (toujours pour le message MAP_UPDATE_LOCATION). DPC=257 et OPC=7. 146

RES 304-2011 3 5. Le HLR de E+ est-il concerné par la mise à jour de localisation (y compris les procédures liées à la sécurité)? Justifier la réponse. Le HLR d E+ ne gère que les abonnés d E+. Il s agit ici d échanges liés à un abonné d Orange. Le HLR d E+ n est donc pas concerné. Exercice 2 Gérard et Solange sont abonnés au réseau Bouygues Télécom. Gérard a le numéro 06 61 47 47 47 et Solange le 06 68 68 68 14. L'IMSI de la carte de Gérard est xxx xx 01 17 17 9999. Celui de Solange est xxx xx 08 18 18 2832. Gérard est à la gare de Vitré et Solange est à Télécom Bretagne, Campus de Rennes (cf. dessin). Un extrait de l architecture du réseau est montré dans la figure cidessous. Les traits correspondent aux faisceaux qui relient les équipements entre eux ou avec un réseau. On donne la liste des numéros attachés à chaque MSC pour l ensemble des fonctions de mobilité : Rennes (MSC 1) Laval (MSC 2) 02 99 12 20 00 à 02 99 12 20 99 02 43 53 32 00 à 02 43 53 32 99 ENST Bretagne Solange 0 BTS Rennes MSC/VLR 1 Gare de Vitré BSC 1 Gérard 1 BTS Port-Brillet 2 BTS Sous-réseau fixe GSM Réseau fixe téléphonique 3 BTS 4 BTS BSC 2 MSC/VLR 2 Laval CAA Martine 6. Quelle valeur prend le code xxx xx dans l IMSI de Gérard et Solange? Qu indique-t-il? L IMSI contient d abord le MCC et le MNC. Il vaut ici 208 20 147

4 Procédures GSM 7. Martine est relié à un CAA de Laval. Ce CAA est relié directement au MSC/VLR2. Martine appelle Solange. Indiquer les messages échangés entre les commutateurs jusqu'au moment où Martine entend le retour de sonnerie dans son poste (on ne représentera pas les messages entre un MSC et un terminal). On donnera 1) le message, 2) le sens de transmission à l'aide d'une flèche, 3) l'identité ou le numéro transmis dans le message (son nom et sa valeur). MS MSC-1 HLR MSC-2 CAA 148

RES 304-2011 5 Indiquer la liste des équipements par lesquels transite la communication et dessiner le «trajet» de la communication sur la figure donnée au début de l exercice. 8. Martine et Solange raccrochent. La communication est terminée. Gérard, à son tour, appelle Solange. Indiquer la liste des équipements par lequel transite la communication et dessiner le «trajet» de la communication sur la figure donnée au début de l exercice. 9. Gérard monte dans le TGV et va vers Paris. Il continue sa conversation avec Solange. Le train part et passe à Port-Brillet. Que se passe-t-il? (donner le terme technique) Transfert intercellulaire en cours de communication = Handover 10. Pour assurer la continuité de la communication, est-il nécessaire que les MSC/VLR 1 et 2 soient directement reliés ou peut-il y avoir des commutateurs de transit intermédiaires entre eux? Justifiez votre réponse. 11. On indique dans la figure ci-après (BTS et BSC sont regroupés en BSS) les messages échangés. A quel type de signalisation se rattache le message MAP_PREPARE_HANDOVER? signalisation de supervision signalisation associée circuit signalisation non associée circuit 12. Donner une valeur possible pour le champ ho_number Le principe du ho_number est similaire à celui du numéro de roaming. Il permet d établir le lien entre MSC en gardant les protocoles classiques. Il peut a priori prendre toute valeur de 02 43 53 32 00 à 02 43 53 32 99. 149

6 Procédures GSM MS BSS-1 MSC-1 MSC-2 BSS-2 BSSMAP HANDOVER REQUIRED RR HANDOVER COMMAND BSSMAP HANDOVER COMMAND MAP_PREPARE_HANDOVER [HANDOVER REQUEST] MAP_PREPARE_HANDOVER ack [HANDOVER REQUEST ACK.] ISUP IAM( ho number) ISUP ACM commutation MS sur canal nouvelle cellule BSSMAP CLEAR COMMAND BSSMAP CLEAR COMPLETE MAP_PROCESS_ACCESS_SIGNALLING [HANDOVER DETECTION] ISUP ANM BSSMAP HANDOVER REQUEST BSSMAP HANDOVER REQUEST ACK. RR HANDOVER ACCESS BSSMAP HANDOVER DETECTION BSSMAP HANDOVER COMPLETE MAP_SEND_END_SIGNAL communication ré-établie RR HANDOVER COMPLETE 150

TD 3-4 : BUREAU D ETUDE SUR LA PORTABILITE DU NUMERO Texte introductif sur la Portabilité du numéro Le problème porte sur la portabilité du numéro et sur une analyse des solutions techniques mises en œuvre pour offrir ce service. Les réponses apportées doivent s appuyer par conséquent sur la documentation fournie : recommandation 03.66 1, décisions n 02 780, 02-959, 02-1081, 03 224, 06-1085 de l Autorité de régulation des télécommunications (appelé maintenant ARCEP). La recommandation 03.66 propose deux méthodes pour gérer la portabilité : l une basée sur le réseau intelligent et l autre sur une entité relais (MNP-SRF, Signalling Relay Function for support of Mobile Number Portability). Tous les opérateurs français utilisent la solution MNP-SRF. La portabilité doit être assurée pour tous les services (par exemple, les SMS) mais on ne considère dans ce problème que l appel téléphonique depuis ou vers un mobile. On rappelle que le protocole SCCP (Signalling Connection Control Part) permet d échanger de la signalisation non associée circuit entre équipements connectés au même réseau SS7 ou à des réseaux SS7 différents. Les messages SCCP comportent généralement une adresse source (appelée CgPA, Calling Party Address) et une adresse destination (appelée CdPA, Called Party Address). Ces adresses sont souvent nommées Appellation Globale ou Global Title. Elles ont le même format qu un numéro téléphonique (point très important). Le plus souvent, seuls les premiers chiffres du numéro sont vraiment utiles pour faire le routage vers l équipement destinataire. On peut noter, à la lecture, de l annexe C que l entité MNP-SRF intervient soit comme relais (il reçoit un message d une entité et le retransmet vers une autre entité), soit comme équipement terminal (il répond à l entité émettrice du message). C est pour cela qu on utilise le sigle MNP_SRF/MATF (MATF pour MAP Application Terminating Function). Une part de la complexité des automates internes est due au processus de décision de se comporter ou non comme relais et de gérer en conséquence les adresses. Les questions ne portent pas sur la spécification des automates mais seulement sur les mécanismes protocolaires entre équipements. On considère, dans ce problème, un scénario particulier avec la situation initiale suivante : - Françoise s est abonnée au réseau Orange en 2007. Elle dispose du numéro 06 07 62 18 18. Sa carte SIM contient l IMSI 208 01 18 28 38 22 22. - Oscar a également un abonnement chez Orange. Il a le numéro 06 81 01 01 03. Sa carte SIM contient l IMSI 208 01 17 17 15 25 15. - Bertrand est abonné chez Bouygues Télécom. Il a le numéro 06 60 61 61 61. Sa carte SIM contient l IMSI 208 20 01 01 01 05 05. 1 Il s agit de l ancienne version de la TS 23.066 élaborée au sein du 3GPP. Tous les concepts techniques de la 23.066 se retrouvent dans la 03.66 mais la 23.066 est plus complexe car elle s applique à la fois aux réseaux américains et européens. Pour éviter une complexité inutile, le problème s appuie sur la 03.66 même si elle est obsolète. 151

2 Procédures GSM Dans tout le problème, on considère que Françoise et Oscar sont toujours à Rennes et que Bertrand est toujours à Lyon. On suppose que chaque opérateur GSM-UMTS français a un MSC à Rennes et un MSC à Lyon et que les MSC d une même ville mais de différents opérateurs sont interconnectés. On suppose dans tout le problème (hors question finale) que Free dispose d un réseau en propre (y compris GSM) et que tous les abonnés Free utilisent exclusivement le réseau Free (pas d itinérance nationale). On considère que les commutateurs de tous les opérateurs sont des MSC-VLR classiques 2. Partie I, questions ne nécessitant pas la lecture des documents On suppose dans la partie I qu aucune fonction de portabilité n est mise en œuvre (situation jusqu au début des années 2000). Comment s appelle techniquement un numéro de téléphone portable? Comment est faite à l origine l allocation des numéros de portable? Un numéro d annuaire s appelle un MSISDN (Mobile Station Roaming Number). Chaque opérateur dispose d une plage de numéros. Par exemple les numéros 06 58 à 06 68 sont attribués à Bouygues Télécom. Bertrand (à Lyon) appelle Oscar (à Rennes). Dans cet exemple, quel MSC joue le rôle de GMSC? Indiquez sa localisation et le nom de l opérateur concerné. L appel de Bertrand est pris en charge par le MSC de Bouygues Télécom à Lyon. Il identifie les premiers chiffres du numéro appelé (06 81 ), détermine qu il s agit d un abonné d Orange et route l appel vers le MSC le plus proche. Il transfère donc l appel au MSC d Orange à Lyon. Le MSC d Orange à Lyon agit ensuite en GMSC. Représentez le diagramme des échanges (Message Sequence Chart) entre les équipements des différents réseaux cœur concernés (MSC/VLR, HLR). On ne représentera pas les messages échangés entre les terminaux et les commutateurs. Indiquez le nom du message (la notation abrégée utilisée dans la 03.66 est acceptée), le type de numéro contenu et la valeur du ou des numéros dans cet exemple. On pourra faire toutes les hypothèses nécessaires au cas où il manquerait des données dans le texte. On complétera le schéma avec tous les équipements concernés par le dialogue. 2 Le fait de considérer des MSC servers ne change pas fondamentalement les mécanismes. 152

On suppose que les numéros de roaming 02 99 12 00 00 à 02 99 12 10 99 sont attachés à MSC/VLR d Orange à Rennes. On fait l hypothèse d une liaison directe entre les MSC/VLR de Rennes et de Lyon. Oscar Bertrand Françoise souscrit un abonnement chez Free Mobile et désire garder son numéro. Garde-t-elle la même carte SIM? Non, la carte SIM est la propriété de l opérateur et elle matérialise l abonnement. La nouvelle carte SIM est délivrée par Free Mobile. Garde-t-elle le même IMSI? L IMSI contient l identité de l opérateur. La carte SIM délivrée par Free contient un IMSI spécifique à Free Mobile dont le premier champ est 208 (Mobile Country Code) et le 2 ème est 15 (Mobile Network Code). En conclusion, l IMSI change. 153

4 Procédures GSM Partie II, étude de la portabilité (situation avant 2007) Cette partie s appuie sur la 03.66. On considère que la solution MNP_SRF est mise en œuvre par tous les opérateurs. On suppose que chaque opérateur a ses propres entités MNP_SRF mais que le NPDB et le MNP_SRF sont intégrés dans un même équipement. En conséquence, on ne se préoccupe pas du dialogue entre NPDB et MNP_SRF. En revanche, on considère que le HLR est une entité différente du MNP_SRF/NPDB. De plus, on considère que seule la solution Indirect Routeing est mise en œuvre. Cela correspond à la situation avant 2007 (sans GIE pour gérer la portabilité). A partir de la lecture de la 03.66, indiquez dans le cas présent (i.e. Françoise passe chez Free Mobile) quel est l opérateur du réseau qui fait office de number range holder network Orange donor network Orange subscription network Free Mobile recipient network Free Mobile Que doit faire Orange sur son HLR? Comme indiqué en 03.66 4.1, il doit retirer toutes les données liées au MSISDN de Françoise Que doit faire Orange sur son NPDB? Comme indiqué en 4.1, il doit ajouter une entrée dans le NPDB et indiquer que pour cet MSISDN, l abonné est passé chez Free Mobile Que doit faire Free Mobile sur son HLR? Il doit valider le MSISDN de Françoise (06 07 ) dans le HLR et remplir toutes les informations liées à l abonnement de Françoise, y compris bien sûr son IMSI (cf 3.66 4.1). Que doit faire Free sur son NPDB? Comme indiqué en 4.1, il doit ajouter une entrée dans le NPDB et indiquer que pour cet MSISDN, l abonné est bien géré par lui. 154

Si Françoise quittait Free Mobile et souscrivait un abonnement chez SFR tout en gardant son numéro, quel serait le number range holder network Orange donor network Free Mobile subscription network SFR recipient network SFR Françoise appelle un numéro fixe. Est-il nécessaire de modifier le traitement de l appel dans ce cas? Non, l abonné est identifié par son IMSI au sein du réseau mobile. L appel peut être établi vers un numéro fixe sans problème. Pour permettre l identification de l appelant, le message d appel (IAM avec ISUP) peut contenir le numéro de Françoise ; ce dernier n est pas utilisé pour le routage. Il est fourni à titre purement informatif. Bertrand appelle Françoise. Etant donné que cet appel est routé de façon classique comme tous les autres appels vers les mobiles, indiquez vers quel GMSC est routé l appel (donner sa localisation et l opérateur concerné)? La réponse est identique celle de la partie 1. L appel de Bertrand est pris en charge par le MSC de Bouygues Télécom à Lyon. Il identifie les premiers chiffres du numéro appelé (06 81 ) et transfère l appel au MSC d Orange à Lyon. Le MSC d Orange à Lyon agit ensuite en GMSC. Quel message envoie ce GMSC? Vers quelle entité est routé ce message? Le GMSC envoie de façon classique un SRI (MAP Send Routing Information). Ce message au niveau SCCP contient le MSISDN de Françoise comme CdPA. Il est donc routé vers le MNP_SRF d Orange. Quelle réponse est ensuite renvoyée? On précisera en particulier le message MAP et les numéros et/ou préfixes téléphoniques contenus dans le message en s appuyant sur les décisions de l ARCEP (i.e. donnez les chiffres composant le RN). 155

6 Procédures GSM Le MNP_SRF consulte la base NPDB et détecte que l abonnée est chez l opérateur Free Mobile. Le MNP_SRF renvoie un message MAP Send Routing Information mais qui contient en lieu et place du MSRN un numéro de téléphone permettant de router vers le réseau de Free Mobile. D après la figure C.3.4 et la décision 2010-262, le préfixe utilisé est 06 00 0Q ou 06 00 6Q. Le numéro complet RN+MSISDN peut donc être 6 00 00 + 6 07 62 18 18 (sans le préfixe 0) qui est ensuite routé vers Free Mobile Par quels MSC passe la communication? MSC Bytel de Lyon, MSC Orange de Lyon, MSC Free Mobile de Lyon, MSC Free de Rennes. Représentez le diagramme des échanges (Message Sequence Chart) entre les équipements des différents réseaux cœur concernés (MSC/VLR, HLR, MNP_SRF/NPDB). Mêmes consignes que pour la partie I. On suppose que les numéros de roaming 02 99 13 00 00 à 02 99 13 10 99 sont attachés à MSC/VLR de Free Mobile à Rennes. On fait l hypothèse d une liaison directe entre les MSC/VLR de Rennes et de Lyon. 156

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8 Procédures GSM On considère maintenant le cas où Bertrand appelle Oscar. En tenant compte du fait que tous les appels sont traités de la même façon, représentez le diagramme des échanges (Message Sequence Chart) entre les équipements des différents réseaux cœur concernés (MSC/VLR, HLR, MNP_SRF/NPDB) avec les mêmes consignes que précédemment. Justifiez les principales étapes en vous basant sur le 03.66 et sur le cours. On insistera sur les différences et/ou similarités par rapport au cas précédent. On se retrouve dans le cas C3.1 de la 03.66. L appel est routé vers le MSC d Orange à Lyon qui agit en GMSC. Il envoie un message SRI qui est routé vers le MNP_SRF (traitement exactement similaire au cas de l appel vers Françoise). Le MNP_SRF consulte le NPDB et constate que le numéro n est pas porté (il correspond toujours à un abonné Orange). Il va donc relayé le message vers le HLR d Orange. Le HLR d Orange va demander au MSC/VLR d Orange à Rennes un numéro de Roaming MSRN (étape non marquée dans le C3.1) puis va répondre au MSC d Orange à Lyon. 158

Partie III, Routage direct On considère dans cette partie que la solution Direct Routeing est mise en œuvre. Cela signifie que le NPDB a le même contenu pour tous les opérateurs : pour tout abonné mobile français, NPDB est capable d indiquer à partir du MSISDN l opérateur de cet abonné. Cela signifie que pour un appel vers un terminal mobile, le premier MSC traitant l appel consulte le MNP_SRF/NPDB. Bertrand appelle Françoise. En fonction des éléments indiqués précédemment, indiquez le premier MSC qui agit en GMSC, c est-à-dire interroge le MNP_SRF/NPDB (donner sa localisation et l opérateur concerné)? Donnez également l opérateur du MNP_SRF/NPDB qui est consulté L appel de Bertrand est pris en charge par le MSC de Bouygues Télécom à Lyon. Il identifie que c est un appel vers un mobile et interroge le MNP_SRF/NPDB de Bouygues.. Quelle réponse est ensuite renvoyée? Le MNP_SRF consulte la base NPDB de Bouygues et détecte que l abonnée est chez l opérateur Free Mobile. Le MNP_SRF renvoie un message MAP Send Routing Information mais qui contient en lieu et place du MSRN un numéro de téléphone permettant de router vers le réseau de Free Mobile. C est la même réponse que pour la partie II mais l échange est pris en charge par le réseau de Bouygues. Par quels MSC passe la communication? En fonctions des réponses précédentes, MSC Bytel de Lyon, MSC Free Mobile de Lyon, MSC Free de Rennes. Quel est l avantage du direct routeing par rapport à l indirect routeing? On évite de passer par le MSC d Orange à Lyon. La communication passe par moins de commutateur. 159

10 Procédures GSM Représentez le diagramme des échanges (Message Sequence Chart) entre les équipements des différents réseaux cœur concernés (MSC/VLR, HLR, MNP_SRF/NPDB). Mêmes consignes que pour la partie I. On suppose que les numéros de roaming 02 99 13 00 00 à 02 99 13 10 99 sont attachés à MSC/VLR de Free Mobile à Rennes. On fait l hypothèse d une liaison directe entre les MSC/VLR de Rennes et de Lyon. 160

On considère maintenant le cas où Bertrand appelle Oscar. En tenant compte du fait que tous les appels sont traités de la même façon, représentez le diagramme des échanges avec les mêmes consignes que précédemment. Quelles sont les différences et/ou similarités entre les 2 cas d appel (Bertrand appelle Françoise et Bertrand appelle Oscar)? Que l abonné appelé ait changé ou non de numéro, l appel est traité de façon similaire : le MSC Bouygues de Lyon interroge systématiquement son MNP_SRF pour savoir l opérateur correspondant à ce numéro. Le MNP-SRF répond en indiquant Orange pour Oscar et Free pour Françoise. Le routage est donc le même dans les deux cas. C est l intérêt du direct routeing. 161

12 Procédures GSM On suppose que Françoise change à nouveau d opérateur et passe chez SFR. On considère que Bertrand appelle Françoise. Indiquez l opérateur du MNP_SRF/NPDB qui est consulté Il n y a aucun changement par rapport aux cas précédents : le MSC Bouygues de Lyon consulte le MNP_SRF de Bouygues. Quelle réponse est renvoyée par le MNP_SRF? On précisera en particulier le message MAP et les numéros et/ou préfixes téléphoniques contenus dans le message en s appuyant sur les décisions de l ARCEP (i.e. donnez les chiffres composant le RN et indiquez la décision ARCEP). Le MNP_SRF consulte la base NPDB et détecte que l abonnée est chez l opérateur SFR. Le MNP_SRF renvoie un message MAP Send Routing Information mais qui contient en lieu et place du MSRN un numéro de téléphone permettant de router vers le réseau de Free Mobile. D après la figure C.3.4 et la décision 2010-262, le préfixe utilisé est 06 00 2Q. Le numéro complet RN+MSISDN peut donc être 6 00 2 + 6 07 62 18 18 (sans le préfixe 0) qui est ensuite routé vers SFR Le coût de traitement d un appel augmente-t-il si un abonné change plusieurs fois de suite de réseau? Justifiez votre réponse Non car les bases NPDB sont synchronisés : dans le cas d un appel mobile-mobile, c est le MSC de l appelant qui consulte la base de portabilité : elle indique toujours l opérateur courant quel que soit le nombre de changements successifs préalables. 162

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Décision n 02 780 de l'autorité de régulation des télécommunications en date du 19 septembre 2002 dédiant les numéros de la forme 06 00 PQ MC DU comme numéros de routage pour la portabilité des numéros mobiles L'Autorité de régulation des télécommunications ; Vu le code des postes et télécommunications, et notamment son article L. 34 10 ; Vu le décret n 96 1224 du 27 décembre 1996 relatif aux redevances dues pour les frais de gestion du plan national de numérotation et de contrôle de son utilisation ; Vu l arrêté du 30 décembre 1997 établissant la valeur du coefficient qui fixe l assiette des redevances pour le coût de gestion de la numérotation ; Vu la décision n 98 75 de l Autorité de régulation des télécommunications en date du 3 février 1998 approuvant les règles de gestion du plan national de numérotation modifiée ; Vu la décision n 02 549 de l Autorité de régulation des télécommunications en date du 11 juillet 2002 portant adoption des lignes directrices relatives à la Portabilité des Numéros Mobiles ; Pour assurer la mise en œuvre de la portabilité des numéros mobiles et permettre ainsi l'acheminement des communications vers tout utilisateur abonné d'un opérateur de télécommunications mobiles, un mécanisme technique d'identification de cet opérateur est nécessaire. Un numéro, dit numéro de routage, permet d'assurer cette fonction d'identification ; Après en avoir délibéré le 19 septembre 2002 ; Décide : Article 1 er Les numéros de la forme 06 00 PQ MC DU sont dédiés comme numéros de routage pour la portabilité des numéros mobiles. Ils sont utilisés, dans les réseaux, sous la forme de l'identifiant 6 00 P placé en tête du numéro mobile appelé. Article 2 Le chef du service Opérateurs et ressources de l'autorité est chargé de l'exécution de la présente décision qui sera publiée au Journal officiel de la République française. Fait à Paris, le 19 septembre 2002 Le Président Jean Michel Hubert Autorité de régulation des télécommunications 1/1 164

Décision n 02 959 de l'autorité de régulation des télécommunications en date du 24 octobre 2002 attribuant des ressources en numérotation à la Société Française du Radiotéléphone (numéros de la forme 06 00 2Q MC DU) L'Autorité de régulation des télécommunications ; Vu le code des postes et télécommunications, et notamment ses articles L. 34 10 et L.36 7 ; Vu le décret n 96 1224 du 27 décembre 1996 relatif aux redevances dues pour les frais de gestion du plan national de numérotation et de contrôle de son utilisation ; Vu l'arrêté du 25 mars 1991 modifié portant autorisation d'extension, dans la bande des 900 MHz, d'un réseau de radiotéléphonie publique pour l'exploitation d'un service numérique paneuropéen GSM F 2 ; Vu l'arrêté du 30 décembre 1997 établissant la valeur du coefficient qui fixe l'assiette des redevances pour le coût de gestion de la numérotation ; Vu la décision n 98 75 de l'autorité de régulation des télécommunications en date du 3 février 1998 approuvant les règles de gestion du plan national de numérotation modifiée ; Vu la décision n 02 780 de l'autorité de régulation des télécommunications en date du 19 septembre 2002 dédiant les numéros de la forme 06 00 PQ MC DU comme numéros de routage pour la portabilité des numéros mobiles ; Pour assurer la mise en œuvre de la portabilité des numéros mobiles (numéros de la forme 06 AB PQ MC DU) et permettre ainsi l'acheminement des communications vers tout utilisateur abonné d'un fournisseur de service de télécommunications et attributaire d'un tel numéro, un mécanisme technique d'identification de cet opérateur est nécessaire. Un numéro dit numéro de routage permet d'assurer cette fonction d'identification ; Les numéros de la forme 06 00 PQ MC DU sont utilisés à cet effet, dans le réseau, sous la forme de l'identifiant 6 00 P placé en tête du numéro mobile appelé ; Vu la demande de la Société Française du Radiotéléphone reçue le 1er octobre 2002 ; Après en avoir délibéré le 24 octobre 2002 ; Décide : Article 1er Les numéros de la forme 06 00 2Q MC DU sont attribués à la Société Française du Radiotéléphone (Siren : 343 960 720) pour la mise en œuvre de la portabilité des numéros mobiles. Article 2 La Société Française du Radiotéléphone acquitte, pour les numéros attribués à l'article 1er, une redevance dont le montant et les modalités de versement sont fixés par le décret du 27 décembre 1996 et l'arrêté du 30 décembre 1997 susvisés. Autorité de régulation des télécommunications 1/2 165

Article 3 Conformément aux dispositions de l'article L.34 10 du code des postes et télécommunications, les numéros attribués à l'article 1er ne peuvent pas être protégés par un droit de propriété intellectuelle ou industrielle. Ils sont incessibles et ne peuvent faire l'objet d'un transfert qu'après accord de l'autorité de régulation des télécommunications. Article 4 Au 31 janvier de chaque année, la Société Française du Radiotéléphone adresse à l'autorité de régulation des télécommunications un rapport sur l'utilisation effective des numéros attribués. Article 5 Le chef du service Opérateurs et ressources de l'autorité de régulation des télécommunications est chargé de l'exécution de la présente décision qui sera notifiée au demandeur et mentionnée au Journal officiel de la République française. Fait à Paris, le 24 octobre 2002 Le Président Jean Michel HUBERT Autorité de régulation des télécommunications 2/2 166

Décision n 02 1081 de l'autorité de régulation des télécommunications en date du 26 novembre 2002 attribuant des ressources en numérotation à la société Orange France (numéros de la forme 06 00 1Q MC DU) L'Autorité de régulation des télécommunications ; Vu le code des postes et télécommunications, et notamment ses articles L. 34 10 et L.36 7 ; Vu le décret n 96 1224 du 27 décembre 1996 relatif aux redevances dues pour les frais de gestion du plan national de numérotation et de contrôle de son utilisation ; Vu l'arrêté du 30 décembre 1997 établissant la valeur du coefficient qui fixe l assiette des redevances pour le coût de gestion de la numérotation ; Vu l'arrêté du 17 août 2000 modifié autorisant la société France Télécom Mobiles SA à établir un réseau radioélectrique ouvert au public en vue de l'exploitation d'un service numérique paneuropéen GSM F1 fonctionnant dans les bandes des 900 MHz et 1 800 MHz ; Vu la décision n 98 75 de l'autorité de régulation des télécommunications en date du 3 février 1998 approuvant les règles de gestion du plan national de numérotation modifiée ; Vu la décision n 02 780 de l'autorité de régulation des télécommunications en date du 19 septembre 2002 dédiant les numéros de la forme 06 00 PQ MC DU comme numéros de routage pour la portabilité des numéros mobiles ; Pour assurer la mise en œuvre de la portabilité des numéros mobiles (numéros de la forme 06 AB PQ MC DU) et permettre ainsi l'acheminement des communications vers tout utilisateur abonné d'un fournisseur de service de télécommunications et attributaire d'un tel numéro, un mécanisme technique d'identification de cet opérateur est nécessaire. Un numéro dit numéro de routage permet d'assurer cette fonction d'identification ; Les numéros de la forme 06 00 PQ MC DU sont utilisés à cet effet, dans le réseau, sous la forme de l'identifiant 6 00 P placé en tête du numéro mobile appelé ; Vu le courrier de la société Orange France reçu le 29 octobre 2002 ; Après en avoir délibéré le 26 novembre 2002 ;.../... Décide : Article 1er Les numéros de la forme 06 00 1Q MC DU sont attribués à la société Orange France (Siren : 428 706 097) pour la mise en œuvre de la portabilité des numéros mobiles. Article 2 La société Orange France acquitte, pour les numéros attribués à l article 1 er, une redevance dont le montant et les modalités de versement sont fixés par le décret du 27 décembre 1996 et l arrêté du 30 Autorité de régulation des télécommunications 1/2 167

décembre 1997 susvisés. Article 3 Conformément aux dispositions de l article L.34 10 du code des postes et télécommunications, les numéros attribués à l article 1 er ne peuvent pas être protégés par un droit de propriété intellectuelle ou industrielle. Ils sont incessibles et ne peuvent faire l objet d un transfert qu après accord de l Autorité de régulation des télécommunications. Article 4 Au 31 janvier de chaque année, la société Orange France adresse à l'autorité de régulation des télécommunications un rapport sur l'utilisation effective des numéros attribués. Article 5 Le chef du service Opérateurs et ressources de l'autorité de régulation des télécommunications est chargé de l'exécution de la présente décision qui sera notifiée au demandeur et mentionnée au Journal officiel de la République française. Fait à Paris, le 26 novembre 2002 Le Président Jean Michel Hubert Autorité de régulation des télécommunications 2/2 168

Décision n 03 224 de l'autorité de régulation des télécommunications en date du 4 février 2003 attribuant des ressources en numérotation à la société Bouygues Telecom (numéros de la forme 06 00 3Q MC DU) L'Autorité de régulation des télécommunications ; Vu le code des postes et télécommunications, et notamment ses articles L. 34 10 et L.36 7 ; Vu le décret n 96 1224 du 27 décembre 1996 relatif aux redevances dues pour les frais de gestion du plan national de numérotation et de contrôle de son utilisation ; Vu l'arrêté du 8 décembre 1994 modifié portant autorisation d'établissement d'un réseau radioélectrique ouvert au public en vue de l'exploitation d'un service de communication personnelle DCS F 3 ; Vu l'arrêté du 30 décembre 1997 établissant la valeur du coefficient qui fixe l assiette des redevances pour le coût de gestion de la numérotation ; Vu l'arrêté du 3 décembre 2002 autorisant la société Bouygues Télécom à établir et exploiter un réseau radioélectrique de troisième génération ouvert au public et à fournir le service téléphonique au public ; Vu la décision n 98 75 de l'autorité de régulation des télécommunications en date du 3 février 1998 approuvant les règles de gestion du plan national de numérotation modifiée ; Vu la décision n 02 780 de l'autorité de régulation des télécommunications en date du 19 septembre 2002 dédiant les numéros de la forme 06 00 PQ MC DU comme numéros de routage pour la portabilité des numéros mobiles ; Pour assurer la mise en œuvre de la portabilité des numéros mobiles (numéros de la forme 06 AB PQ MC DU) et permettre ainsi l'acheminement des communications vers tout utilisateur abonné d'un fournisseur de service de télécommunications et attributaire d'un tel numéro, un mécanisme technique d'identification de cet opérateur est nécessaire. Un numéro dit numéro de routage permet d'assurer cette fonction d'identification ; Les numéros de la forme 06 00 PQ MC DU sont utilisés à cet effet, dans le réseau, sous la forme de l'identifiant 6 00 P placé en tête du numéro mobile appelé ;.../... Vu la demande de la société Bouygues Telecom reçue le 23 janvier 2003 ; Après en avoir délibéré le 4 février 2003 ; Décide : Article 1er Les numéros de la forme 06 00 3Q MC DU sont attribués à la société Bouygues Telecom (Siren : 397 480 930) pour la mise en œuvre de la portabilité des numéros mobiles. Autorité de régulation des télécommunications 1/2 169

Article 2 La société Bouygues Telecom acquitte, pour les numéros attribués à l article 1 er, une redevance dont le montant et les modalités de versement sont fixés par le décret du 27 décembre 1996 et l arrêté du 30 décembre 1997 susvisés. Article 3 Conformément aux dispositions de l article L.34 10 du code des postes et télécommunications, les numéros attribués à l article 1 er ne peuvent pas être protégés par un droit de propriété intellectuelle ou industrielle. Ils sont incessibles et ne peuvent faire l objet d un transfert qu après accord de l Autorité de régulation des télécommunications. Article 4 Au 31 janvier de chaque année, la société Bouygues Telecom adresse à l'autorité de régulation des télécommunications un rapport sur l'utilisation effective des numéros attribués. Article 5 Le chef du service Opérateurs et ressources de l'autorité de régulation des télécommunications est chargé de l'exécution de la présente décision qui sera notifiée au demandeur et mentionnée au Journal officiel de la République française. Fait à Paris, le 4 février 2003 Le Président Paul Champsaur Autorité de régulation des télécommunications 2/2 170

Décision n 2010-0262 de l'autorité de régulation des communications électroniques et des postes en date du 23 février 2010 attribuant des ressources en numérotation à la société Free Mobile (numéros de la forme 06 00 PQ MC DU) L'Autorité de régulation des communications électroniques et des postes ; Vu le code des postes et des communications électroniques, et notamment ses articles L.36-7 et L.44 ; Vu le dossier de déclaration déposé par la société Free Mobile (récépissé de l'autorité de régulation des communications électroniques et des postes n 09-3592 en date du 30 décembre 2009) ; Vu la décision n 05-1084 de l'autorité de régulation des communications électroniques et des postes en date du 15 décembre 2005 approuvant les règles de gestion du plan national de numérotation ; Vu la décision n 05-1085 de l'autorité de régulation des communications électroniques et des postes en date du 15 décembre 2005 modifiée fixant l'utilisation des catégories de numéros du plan national de numérotation ; Pour les motifs suivants : pour assurer la mise en œuvre de la conservation des numéros mobiles (numéros de la forme 06 AB PQ MC DU et 07 AB PQ MC DU) et permettre ainsi l'acheminement des communications vers tout utilisateur abonné d'un fournisseur de service de télécommunications et attributaire d'un tel numéro, un mécanisme technique d'identification de cet opérateur est nécessaire. Un numéro dit numéro de routage permet d'assurer cette fonction d'identification ; Les numéros de la forme 06 00 PQ MC DU sont utilisés à cet effet, dans le réseau, sous la forme de l identifiant 6 00 PQ placé en tête du numéro mobile appelé ; Vu les demandes de la société Free Mobile, en date du 13 janvier 2010 et du 8 février 2010, reçues le 14 janvier 2010 et le 11 février 2010, sollicitant l attribution de 200 000 numéros de la forme 06 00 PQ MC DU destiné à être utilisés comme préfixes de conservation du numéro ; Vu le courrier de l'autorité de régulation des communications électroniques et des postes en date du 26 janvier 2010 ; Après en avoir délibéré le 23 février 2010 ;.../... Autorité de régulation des communications électroniques et des postes 171

Décide : Article 1er Les numéros de la forme indiquée ci-dessous : Numéros de la forme 06 00 0Q MC DU 06 00 6Q MC DU sont attribués, jusqu'au 23 février 2030, à la société Free Mobile (Siren : 499 247 138) pour la mise en œuvre de la conservation des numéros mobiles. Article 2 - La société Free Mobile acquitte, pour les numéros attribués à l article 1 er, la taxe prévue à l article L.44 du code des postes et des communications électroniques susvisé. Article 3 - Conformément aux dispositions de l article L.44 du code des postes et des communications électroniques, les numéros attribués à l article 1 er ne peuvent pas être protégés par un droit de propriété intellectuelle. Ils ne peuvent faire l objet d un transfert qu après accord de l Autorité de régulation des communications électroniques et des postes. Article 4 - Au 31 janvier de chaque année, la société Free Mobile adresse à l'autorité de régulation des communications électroniques et des postes un rapport sur l'utilisation effective des numéros attribués. Article 5 - Le directeur des services fixe et mobile et des relations avec les consommateurs de l'autorité de régulation des communications électroniques et des postes est chargé de l'exécution de la présente décision qui sera notifiée à la société Free Mobile. Fait à Paris, le 23 février 2010 Le Président Jean-Ludovic SILICANI Autorité de régulation des communications électroniques et des postes 172

ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) European Standard (Telecommunications series) Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Support of Mobile Number Portability (MNP); Technical Realisation; Stage 2 (GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATIONS R 173

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 2 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Reference DEN/SMG-030366Q7 Keywords Digital cellular telecommunications system, Global System for Mobile communications (GSM), Number Portability ETSI 650 Route des Lucioles F-06921 Sophia Antipolis Cedex - FRANCE Tel.: +33 4 92 94 42 00 Fax: +33 4 93 65 47 16 Siret N 348 623 562 00017 - NAF 742 C Association à but non lucratif enregistrée à la Sous-Préfecture de Grasse (06) N 7803/88 Important notice Individual copies of the present document can be downloaded from: http://www.etsi.org The present document may be made available in more than one electronic version or in print. In any case of existing or perceived difference in contents between such versions, the reference version is the Portable Document Format (PDF). In case of dispute, the reference shall be the printing on ETSI printers of the PDF version kept on a specific network drive within ETSI Secretariat. Users of the present document should be aware that the document may be subject to revision or change of status. Information on the current status of this and other ETSI documents is available at http://www.etsi.org/tb/status/ If you find errors in the present document, send your comment to: editor@etsi.fr Copyright Notification No part may be reproduced except as authorized by written permission. The copyright and the foregoing restriction extend to reproduction in all media. European Telecommunications Standards Institute 2000. All rights reserved. ETSI 174

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 3 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Contents Intellectual Property Rights...5 Foreword...5 1 Scope...6 2 References...6 3 Definitions and abbreviations...7 3.1 Definitions... 7 3.2 Abbreviations... 8 4 General...9 4.1 Overview... 9 4.2 Compatibility... 10 4.3 Common Functionality of the MNP-SRF... 10 5 Common Architecture for call setup...13 Annex A (normative): IN Call-Related Technical Realisation...15 A.1 Architecture...Erreur! Signet non défini. A.1.1 Network Options... Erreur! Signet non défini. A.1.2 No NP Query required - Number is not subject for portability... Erreur! Signet non défini. A.1.3 NP Query in Number Range Holder Network... Erreur! Signet non défini. A.1.3.1 TQoD - Number is not ported... Erreur! Signet non défini. A.1.3.2 TQoD - Number is ported... Erreur! Signet non défini. A.1.3.3 QoHR - Number is ported... Erreur! Signet non défini. A.1.4 NP Query in Originating Network... Erreur! Signet non défini. A.1.4.1 OQoD - Number is not ported... Erreur! Signet non défini. A.1.4.2 OQoD Number is ported... Erreur! Signet non défini. A.2 Information flows...erreur! Signet non défini. A.3 Functional requirements of network entities...erreur! Signet non défini. A.3.1 Functional requirement of GMSC... Erreur! Signet non défini. A.3.1.1 Procedure MOBILE_NUMBER_PORTABILITY_IN_QoHR... Erreur! Signet non défini. A.3.1.2 Procedure MOBILE_NUMBER_PORTABILITY_IN_TQoD... Erreur! Signet non défini. A.3.2 Functional requirement of MSC... Erreur! Signet non défini. A.3.2.1 Procedure MOBILE_NUMBER_PORTABILITY_IN_OQoD... Erreur! Signet non défini. A.3.3 Functional requirement of NPDB... Erreur! Signet non défini. A.3.3.1 Process IDP_NPDB... Erreur! Signet non défini. A.4 Contents of messages...erreur! Signet non défini. A.4.1 Messages on the ISUP interface... Erreur! Signet non défini. A.4.1.1 IAM... Erreur! Signet non défini. A.4.2 Messages on the MSC - NPDB interface... Erreur! Signet non défini. A.4.2.1 INITIAL DP... Erreur! Signet non défini. A.4.2.2 INITIAL DP negative response... Erreur! Signet non défini. A.4.2.3 CONNECT... Erreur! Signet non défini. A.4.2.4 CONTINUE... Erreur! Signet non défini. Annex B (normative): Handling of Non-Call Related Signalling...16 Annex C (normative): MNP Signalling Relay Function - Call Related Signalling...17 C.1 Handling of Call Related Signalling...17 C.2 Functional Requirements of Network Entities...18 C.2.1 Procedure MNP_SRF_MATF_Call_Related... 18 C.2.2 Process SRI_NPLR... 18 ETSI 175

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 4 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) C.3 Call Scenarios...22 C.3.1 Call to a Non-Ported Number or Number Ported into the Network... 22 C.3.2 Call to a Ported Number Originating Network = Subscription Network Direct Routeing... 23 C.3.3 Mobile Originated Call to a Ported or not known to be Ported Number Originating Network Subscription Network Direct Routeing... 23 C.3.4 Call to a Ported Number Indirect Routeing... 24 C.3.5 Call to a Ported Number Indirect Routeing with Reference to Subscription Network... 25 C.4 Information Flows...26 C.5 Contents of the messages...33 C.5.1 Send Routeing Info... 33 C.5.2 Send Routeing Info ack... 33 C.6 Handling of MAP to ISUP mapping (informative)...33 C.6.1 Mapping direction: ISUP to MAP... 33 C.6.2 Mapping direction: MAP to ISUP... 34 Annex D (informative): Status of Technical Specification GSM 03.66...35 History...36 ETSI 176

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 5 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Intellectual Property Rights IPRs essential or potentially essential to the present document may have been declared to ETSI. The information pertaining to these essential IPRs, if any, is publicly available for ETSI members and non-members, and can be found in ETSI SR 000 314: "Intellectual Property Rights (IPRs); Essential, or potentially Essential, IPRs notified to ETSI in respect of ETSI standards", which is available from the ETSI Secretariat. Latest updates are available on the ETSI Web server (http://www.etsi.org/ipr). Pursuant to the ETSI IPR Policy, no investigation, including IPR searches, has been carried out by ETSI. No guarantee can be given as to the existence of other IPRs not referenced in ETSI SR 000 314 (or the updates on the ETSI Web server) which are, or may be, or may become, essential to the present document. Foreword This European Standard (Telecommunications series) has been produced by ETSI Technical Committee Special Mobile Group (SMG). The present document specifies alternatives for the realisation of Mobile Number Portability within the digital cellular telecommunications system. The contents of the present document are subject to continuing work within SMG and may change following formal SMG approval. Should SMG modify the contents of the present document it will then be republished by ETSI with an identifying change of release date and an increase in version number as follows: Version 7.x.y where: 7 Indicates GSM Phase 2+ Release 1998; x the second digit is incremented for technical enhancements, corrections, updates, etc y the third digit is incremented when editorial only changes have been incorporated in the specification. National transposition dates Date of adoption of the present document: 22 September 2000 Date of latest announcement of the present document (doa): 31 December 2000 Date of latest publication of new National Standard or endorsement of the present document (dop/e): 30 June 2001 Date of withdrawal of any conflicting National Standard (dow): 30 June 2001 ETSI 177

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 6 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) 1 Scope The present document describes several alternatives for the realisation of Mobile Number Portability. The present document includes information applicable to network operators, service providers, switch and database manufacturers and national regulators. It is left to operator and implementation decisions which option, or combination of options, is used, taking into account the regulatory and architectural constraints that may prevail. The possible implications of these options on internal node functions and on signalling performance are not covered in the present document. Normative Annex A of the present document describes the technical realisation of the handling of calls to ported GSM mobile subscribers using IN technology. Normative Annex C of the present document describes the technical realisation of the handling of calls to ported GSM mobile subscribers using Signalling Relay technology. Normative Annex A and Normative Annex C describe alternative solutions. The network operator may choose the solution to be used in his network. Normative Annex B of the present document describes the technical realisation of the handling of non-call related SCCP signalling for ported GSM mobile subscribers using Signalling Relay technology. The present document does not specify the porting process. 2 References The following documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of the present document. References are either specific (identified by date of publication, edition number, version number, etc.) or nonspecific. For a specific reference, subsequent revisions do not apply. For a non-specific reference, the latest version applies. A non-specific reference to an ETS shall also be taken to refer to later versions published as an EN with the same number. For this Release 1998 document, references to GSM documents are for Release 1998 versions (version 7.x.y). [1] GSM 01.04 (ETR 350): "Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Abbreviations and acronyms". [2] ETS 300 009 (December 1991): "Integrated Services Digital Network (ISDN); CCITT Signalling System No. 7 - Signalling Connection Control Part (SCCP) [connectionless services] to support international interconnection". [3] GSM 02.66: "Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Support of Mobile Number Portability (MNP); Service description. Stage 1". [4] GSM 03.18: "Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Basic call handling ; Technical realisation". [5] GSM 09.02 (ETS 300 974): "Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Mobile Application Part (MAP) specification". [6] ETS 300 374-1: "Intelligent Network (IN); Intelligent Network Capability Set 1 (CS1); Core Intelligent Network Application Protocol (INAP); Part 1: protocol specification". ETSI 178

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 7 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) [7] EN 302 097 V1.1.2 (1999): "Integrated Services Digital Network (ISDN); Signalling System No.7; ISDN User Part (ISUP); Enhancements for support of Number Portability (NP)". [8] EN 300 356-2 (V4.0.0): "Integrated Services Digital Network (ISDN); Signalling System No.7; ISDN User Part (ISUP) version 4 for the international interface; Part 2: ISDN supplemantary services [ITU-T Recommendation Q.730 modified]". 3 Definitions and abbreviations 3.1 Definitions For the purposes of the present document, the following terms and definitions apply: donor network: the subscription network from which a number is ported in the porting process. This may or may not be the number range holder network interrogating network entity: the entity that submits a non-call related signalling message to interrogate the HLR interrogating network: the network in which the interrogating network entity resides mobile number portability: the ability for a mobile subscriber to change GSM subscription network within the same country whilst retaining their original MSISDN(s) network operator: a GSM PLMN operator non-call related signalling message: all signalling messages where the MSISDN is used to route the message on SCCP level except MAP SRI without OR parameter set (i.e. SRI_SMS, SRI for SOR, Send_IMSI, CCBS_Request etc) number portability database: an Operational database (used in real time at call set-up) which provides portability information number portability location register: an internal MAP application terminating function (MATF) in the MNP-SRF network entity with an (unspecified) interface with a NPDB number range holder network: the network to which the number range containing the ported number has been allocated originating network: the network where the calling party is located portability domain: a set of GSM PLMNs in a country between which MSISDNs may be ported portable number: an E.164 number that can be ported between networks in one nation ported number: a portable number that has undergone the porting process ported subscriber: the subscriber of a ported number porting process: a description of the transfer of a number between network operators recipient network: the network which receives the number in the porting process. This network becomes the subscription network when the porting process is complete routeing number: the routeing number is the data stored against the ported number in the Number Portability Database service key: the Service Key can identify to the entity holding the Number Portability Database that the service logic for Mobile Number Portability should apply. The Service Key value for Mobile Number Portability is administered in the MSC, and is passed transparently to the entity holding the Number Portability Database service provider: an entity which offers service subscriptions to individual subscribers and contracts with a network operator to implement services for a specific MSISDN. A service provider may contract with more than one network operator service provider portability: the transfer of numbers between two unique Service Providers ETSI 179

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 8 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) subscription network: the network with which the customer's Service Provider has a contract to implement the customer's services for a specific MSISDN NOTE: The term "recipient network" is used during the porting process. The recipient network becomes the "subscription network" after completion of the porting process. 3.2 Abbreviations Abbreviations used in the present document are listed in GSM 01.04 ([1]). For the purposes of the present document, the following abbreviations apply: GMSC GMSCB HLR HPLMNB IDP IE IF INE IPLMN MATF MNP MNP-SRF MSA MSB MSC NPDB NPLMN NPLR OQoD PLMN QoHR RN SMS SOR SRI TQoD TT VMSC VMSCB Gateway MSC The GMSC in HPLMNB Home Location Register The subscription network of the B subscriber Initial Detection Point Information Element Information Flow Interrogating Network Entity Interrogating PLMN MAP application Terminating Function Mobile Number Portability Signalling Relay Function for support of MNP Mobile Station of the A subscriber Mobile Station of the B subscriber Mobile service Switching Centre Number Portability Database The number range holder network of the B subscriber Number Portability Location Register Originating call Query on Digit Analysis Public Land Mobile Network Query on HLR Release Routing Number Short Message Service Support of Optimal Routeing Send Routeing Information Terminating call Query on Digit Analysis Translation Type The Visited MSC The VMSC of the B subscriber Further GSM related abbreviations are given in GSM 01.04. ETSI 180

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 9 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) 4 General 4.1 Overview Mobile Number Portability (MNP) is the ability for a mobile subscriber to change the GSM subscription network within a portability domain whilst retaining her original MSISDN or MSISDNs. As part of the porting process administrative actions have to be performed by the GSM network operators of the number range holder network, donor network, recipient network and, as an option, by operators of other national GSM networks as follows: a) if the number range holder network is identical with the donor network: Recipient network: Donor network: Other networks in the portability domain: add an entry in the HLR; add an entry in the Number Portability Database. add an entry in the Number Portability Database; delete the entry related to the ported MSISDNs in the HLR. add an entry in the Number Portability Database (if direct routeing is used). b) if the number range owner network is identical with the recipient network: Recipient network: Donor network: Other networks in the portability domain: add an entry in the HLR; delete any entry related to the ported MSISDN in the Number Portability Database. delete any entry related to the ported MSISDN in the Number Portability Database; delete the entry related to the ported MSISDNs in the HLR. delete any entry related to the ported MSISDN in the Number Portability Database. c) if the number range holder network is different from both the recipient and the donor network: Recipient network: Number range holder network: Donor network: Other networks in the portability domain: add an entry in the HLR; add an entry in the Number Portability Database. update the Number Portability Database delete (or update) the entry in the Number Portability Database; delete the entry related to the ported MSISDNs in the HLR. update the Number Portability Database (if an entry for the ported MSISDN exists ). Note that the order of sequence for the administrative actions to be performed both within a network and by different network operators is significant with respect to prevention of disruption in service to the mobile subscriber and prevention of looping calls between networks during the porting process. Termination of a subscription for a ported number results in the deletion of any entry in an HLR and NPDB of that number. If a call fails because databases are not correctly synchronised, the network entity which detects the inconsistency will raise an MNP specific alarm to the operation and maintenance subsystem. ETSI 181

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 10 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) The present document does not specify the porting process; it specifies the functionality needed to set-up calls to both ported and non ported subscribers (normative annex A and normative annex C) and the functionality needed to relay non-call related signalling messages to the HLR in the subscription network (normative annex B). 4.2 Compatibility The IAM sent to the subscription network may contain additional routeing information. Within a portability domain the method how to convey the Routeing Number in the IAM between 2 PLMNs shall be agreed upon by the 2 network operators involved (see also [7]). In general, IN-based and MNP-SRF (call-related) solutions are compatible and may coexist in the same portability domain. The only restriction refers to the case where the number range holder network relays call-related MAP messages (i.e. SRI for national calls) to the subscription network. If this solution is selected by at least one network operator within a portability domain, all the PLMNs and transit networks affected must fulfil the following requirements: 1. The SCCP interfaces between networks in a portability domain must be agreed. This refers to the SCCP addressing mechanism being used (e.g. number lengths, natures of address and translation types for call-related MAP messages). For messages which do not cross network boundaries the SCCP addressing mechanism is a choice of the network operator. 2. The subscription network must be able to generate the SRI ack to allow the onward routeing of the call from the number range holder network to the subscription network. In the rest of the possible architectures for MNP, no interworking problems have been identified. In these cases, network architectures used within one PLMN (e.g. IN, MNP-SRF) are regarded as operator dependent. In order to avoid loops and incompatibility situations, all the networks within a portability domain shall use the same routeing convention either direct routeing, indirect routeing or indirect routeing with reference to the Subscription network. As an alternative, indirect routeing can interwork successfully with direct routeing if the routeing number is transferred in the IAM or if dedicated traffic connections are used. 4.3 Common Functionality of the MNP-SRF In a PLMN which supports mobile number portability, SCCP messages sent to an HLR may be relayed by an MNP- SRF. Depending on the implemented solution (IN-based or MNP-SRF-based), on the type of message (call-related or non-call-related) and on the porting status of the called subscriber the MNP-SRF may modify the SCCP called party address and route the message to a different HLR or to the subscription network, or terminate the dialogue and response to the INE. Figure 1 shows the general steering functionality for SCCP message routeing. It shows the SCCP routeing principle for mobile number portability within a network. Note that call related messages in the IN-based solution are not routed to the MNP-SRF. Therefore Normative Annex A of the present document does not mention the MNP-SRF. However, the usage of the IN-based solution for the call-related messages should allow operators to have the routeing of the non call-related messages determined in the same database. In order to guard against the possibility that the porting data for an MSISDN is inconsistent between PLMNs in a porting domain, the SCCP hop counter may be used to prevent indefinite looping of messages between PLMNs. The MNP-SRF would then decrement the SCCP hop counter for every message that is relayed. It should be noted that the use of the SCCP hop counter requires the use of unsegmented SCCP XUDT messages as defined in ITU-T 1996 SCCP recommendations. ETSI 182

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 11 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Process SCCP_Steering_Function 1(1) general Steering Function for SCCP routeing Idle SCCP message OPTION IN-based MNP-SRF-based call related yes no SCCP message to HLR SCCP message to MNP-SRF SCCP message to MNP-SRF-MATF Idle Idle Idle Figure 1: Steering Function for SCCP Message routeing Figure 2 shows the process MNP_SRF in the MNP-SRF. The procedures MNP_SRF_MATF_Call_Related and MNP_SRF_Non_Call_Related are described in Normative Annex C and Normative Annex B of the present document. Note that in networks which support the IN-based solution for call related signalling, a distinction on SCCP level for call related and non-call related messages is needed and that the MNP-SRF does not require to include a MATF since call related messages are not routed to the MNP-SRF. The test "call-related" is a test on the SCCP Translation Type if a dedicated Translation Type value for call related messages is used in the network. The handling of SCCP messages in the MNP-SRF in networks which do not make use of a dedicated Translation Type value for call related messages is for further study. ETSI 183

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 12 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Process MNP_SRF 1(1) Process in the MNP_SRF to relay SCCP messages IDLE SCCP message call-related yes no MNP_SRF_MAT_ Call_Related see Normative Annex C yes terminate MAP dialogue terminated at MATF IDLE no MNP_SRF_Non_ Call_Related see Normative Annex B SCCP message SCCP message IDLE IDLE Figure 2: Process MNP_SRF ETSI 184

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 13 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) 5 Common Architecture for call setup Figure 3 shows the general architecture of a portability domain for routeing of calls. The more detailed architecture within the networks depends on the chosen solution (IN-based or MNP/SRF-based) and options and is described in Normative Annex A and Normative Annex C of the present document. The architecture for non-call related signalling is described in Normative Annex B of the present document. Number range holder network SRI (4) SRI ack (5) Subscription network IAM(1) IAM (6) IAM (8) IAM (3) IAM (2) IAM (7) Portability domain Other national network Figure 3: General architecture of a portability domain for routeing of calls The following routeing conventions are identified: 1. Direct Routeing of calls is a PLMN option which allows to route calls directly from the PLMN supporting this option to the ported subscriber's subscription network. 2. Indirect Routeing of calls is a PLMN option which allows to route calls from the PLMN supporting this option via the number range holder network to the ported subscriber's subscription network. 3. Indirect Routeing of calls with reference to the subscription network is a PLMN option for PLMN operators having chosen the MNP-SRF solution for call related signalling described in Normative Annex C. If all PLMNs within a portability domain support this option, calls are routed from the originating network to the number range holder network. The number range holder network obtains onward routeing information from the subscription network and routes the call onward to the ported subscriber's subscription network. The following actions in the different networks can be identified: 1. If the call is originated outside the portability domain, the IAM(1) is received by the number range holder network. 2a. If the call is originated in another national network and the other national network does not support originating call query (i.e. Indirect Routeing of calls is applicable), the IAM(2) is received by the number range holder network. ETSI 185

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 14 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) 2b. If the call is originated in another national network and the other national network supports originating call query (i.e. Direct Routeing of calls is applicable), the IAM(7) containing the routeing number is sent to the subscription network. If the routeing number is not used in the IAM sent from the national originating network to the subscription network, all transit networks involved are required to look up an NPDB in order to retrieve routeing information to route the call to the subscription network without looping. 3a. If the call is originated in the subscription network and the subscription network does not support originating call query (i.e. Indirect Routeing of calls is applicable), the IAM(3) is received by the number range holder network. 3b. If the call is originated in the subscription network and the subscription network supports originating call query (i.e. Direct Routeing of calls is applicable), it sends an IAM(8) containing the MSRN to the visited network of the called subscriber. 3c. If the subscription network receives IAM(6 or 7) containing the routeing number, it sends an IAM(8) containing the MSRN to the visited network of the called subscriber. 4a. If the call is routed via the number range holder network, and the number range holder network supports the MNP-SRF/MATF solution with the option 'MATF in subscription network' described in Normative Annex C of the present document (i.e. Indirect Routeing of calls with reference to the subscription network is applicable), the number range holder network sends SRI(4) to the subscription network. The subscription network returns SRI ack (5) containing the routeing number. The number range holder network then sends IAM (6) containing the routeing number to the subscription network. If the routeing number is not used in the IAM sent from the number range holder network to the subscription network, all transit networks involved are required to look up an NPDB in order to retrieve routeing information to route the call to the subscription network without looping. 4b. If the call is routed via the number range holder network, and the number range holder network supports the IN solution described in Normative Annex A of the present document or the MNP-SRF/MATF solution with the option 'MATF inside number range holder network' described in Normative Annex C of the present document, the number range holder network sends IAM(6) containing the routeing number to the subscription network. ETSI 186

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 15 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Annex A (normative): IN Call-Related Technical Realisation For the sake of simplicity, this annex is omitted. ETSI 187

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 16 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Annex B (normative): Handling of Non-Call Related Signalling For the sake of simplicity, this annex is omitted. ETSI 188

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 17 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Annex C (normative): MNP Signalling Relay Function - Call Related Signalling C.1 Handling of Call Related Signalling The only call related MAP message affected by MNP is the MAP_SEND_ROUTING_INFORMATION (SRI) message without OR parameter set sent to the HLR. In a PLMN supporting MNP with direct routeing using signalling relay, all incoming calls and calls originating in the network for which the called party number is within the ranges owned by any network in the portability domain, the gateway MSCs will send an SRI such that it will be handled by the MNP-SRF in that network. In a PLMN supporting MNP with indirect routeing using signalling relay, all incoming calls and calls originating in the network for which the called party number is within the range owned by the network, the gateway MSCs will send SRI such that it will be handled by the MNP-SRF in that network. The MNP-SRF obtains routeing information from the NP database to identify the subscription network associated with a particular national MSISDN. The interface between the MNP-SRF and the NP database is considered implementation dependent and is not detailed further. From the perspective of the PLMN in which the MNP-SRF resides, the CdPA represents one of: 1. An own number ported out; 2. An own number not ported out; 3. A foreign number ported in; 4. A foreign number ported to a foreign network; 5. A foreign number not known to be ported. Cases 4 and 5 are applicable only for direct routeing. In case 1, the MNP-SRF may perform one of the following depending on agreements within the number portability domain. a. An SRI response is sent containing the necessary routeing information to route the call to the subscription network. This is performed by an internal MAP Application Termination Function (MATF) known as the Number Portability Location Register (NPLR). b. If indirect routeing of calls with reference to the subscription network is used, the message is relayed to the MNP-SRF in the subscription network, whose NPLR provides the necessary routeing information in an SRI response. The use of an NPLR in the subscription network can only be by agreement within the number portability domain. In cases 2 and 3 the MNP-SRF relays the message to the HLR.. In case 4, an SRI response is sent, containing the necessary routeing information to route the call to the subscription network. In case 5, an SRI response is sent, containing the necessary routeing information to route the call to the number range holder network. ETSI 189

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 18 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) C.2 Functional Requirements of Network Entities C.2.1 Procedure MNP_SRF_MATF_Call_Related Figure C.2.1.1 shows the procedure MNP_SRF_MATF_Call_Related. This procedure handles call-related signalling messages. It is called from the process MNP_SRF (see clause 4.3). The check "message has been relayed" identifies all call related signalling messages which are relayed from the number range holder network towards the subscription network in the case of Indirect Routeing with reference to subscription network implementation. These messages only refer to numbers ported into the network. The check "own number not ported out" identifies all mobile numbers from number ranges allocated to the network the MNP-SRF/MATF is located in and which are not ported to other networks. In this case the call related message is relayed to the HLR in the network. The check "foreign number ported in" identifies all mobile numbers from the number ranges not allocated to the network the MNP-SRF/MATF is located in and which are served by the network the MNP-SRF/MATF is located in. In this case the call related message is relayed to the HLR in the network. The check "foreign number not known to be ported" identifies all mobile numbers from the number ranges not allocated to the network the MNP-SRF/MATF is located in and which are also not served by the network the MNP-SRF/MATF is located in. In this case the call is sent to the SRF_MATF procedure for handling. The check "foreign number ported to foreign network" identifies all mobile numbers from the number ranges not allocated to the network the MNP-SRF/MATF is located in and which are not served by the network the MNP-SRF is located in and not served by the network the number range is allocated to, i.e. the number is ported between two other networks. In this case the call related message is sent to the SRF_MATF procedure for handling. The remaining cases "own number ported out" are mobile numbers allocated to the network the MNP-SRF/MATF is located in and which are served by other networks, i.e. the number is ported out to another network. In this case the call is relayed to the MATF in the subscription network if this option is the one used by the operator, or sent to the SRF_MATF procedure for handling if not. C.2.2 Process SRI_NPLR Figure C.2.2 shows the process SRI_NPLR. The check "unknown subscriber" identifies a subscriber without any associated available information. If the GMSC is in the database own network then a routeing number is provided to route to the number range holder network. If the GMSC is not in the database own network then the enquiry has been routed from the number range holder network, so the call should fail. The database query uses the MSISDN received at the application level in the SRI, rather then the CdPA of the SCCP level. ETSI 190

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 19 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Procedure MNP_SRF_MATF_Call_Related 1(1) Procedure in the MNP- SRF for call related signalling Query Database no message has been relayed yes yes CdPA := HLR address MATF yes yes no no no no ow n number, not ported out foreign number, ported in foreign number, not know n to be ported foreign number, ported to other foreign netw ork yes set: terminate must be ow n number, ported out Indirect Routeing w ith Reference to Subscription Netw ork OPTION Indirect Routeing w ith Reference to Subscription Netw ork OPTION MATF yes no MATF no yes routeing error SCCP error handling set: terminate CdPA:= RN + MSISDN set: terminate Figure C.2.1.1: Procedure MNP_SRF_MATF_Call_Related ETSI 191

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 20 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Procedure MATF 1(1) perform TCAP handlig this includes passing the operation (SRI) to the application Figure C.2.1.2: Procedure MATF ETSI 192

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 21 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Process SRI_NPLR 1(1) Process in the NPLR to handle an incoming SRI IDLE SRI from MAP process data missing no unexpected data no Query Database yes yes unknown subscriber no yes GSMC in own network yes OPTION omit routeing number no yes no pointing to subscription network Set: RN (+MSISDN) Set: MSISDN Set: RN (+MSISDN) pointing to number range holder network Set: error SRI ack to MAP process Figure C.2.2: Process SRI_NPLR ETSI 193

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 22 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) C.3 Call Scenarios The notation TT=SRI in diagrams in this clause assumes that SRI=CRMNP. The use of other translation types is for further study. The message flows for the following scenarios are based on the use of an SCCP relay function in MNP- SRF(s). The message flows for the higher level relay function (e.g. TC relay) in MNP-SRF are not covered here, but the principle can be found in B.4.2. C.3.1 Call to a Non-Ported Number or Number Ported into the Network Figure C.3.1 shows the signalling involved for a call to a non-ported number or number ported into the network (see GSM 03.18 [4]). Originating Network Subscription Network or number range holder Network if non-ported Visited Network HLRB SRI (MSISDN) CdPA = HLRB address CgPA = GMSCB address 3 NPDB MNP_SRF/ MATF 4 SRI ack (MSRN) CdPA = GMSCB address CgPA = HLRB address SRI (MSISDN) CdPA = MSISDN, TT=SRI CgPA = GMSCB address 2 Originating Exchange 1 IAM ((RN+)MSISDN) GMSCB IAM (MSRN) 5 VMSCB 6 MSB Figure C.3.1: Call to a non-ported number 1. From an Originating Exchange a call is set up to MSISDN. The call is routed to the subscription network being the number range holder network, if the number is non-ported. 2. When GMSCB receives the ISUP IAM, it requests routeing information by submitting a MAP SRI to the MNP_SRF/MATF. The TT on SCCP may be set to 'SRI'. 3. When the MNP_SRF/MATF receives the message, the MNP_SRF/MATF analyses the MSISDN in the CdPA and identifies the MSISDN as being non-ported. The MNP_SRF/MATF function then replaces the CdPA by an HLRB address. After modifying the CdPA, the message is routed to HLRB. 4. When HLRB receives the SRI, it responds to the GMSCB by sending an SRI ack with an MSRN that identifies the MSB in the VMSCB; 5. GMSCB uses the MSRN to route the call to VMSCB. ETSI 194

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 23 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) C.3.2 Call to a Ported Number Originating Network = Subscription Network Direct Routeing Figure C.3.2 shows the signalling involved for a call to a ported number via direct routeing where the call is originated in the subscription network. O rig in a tin g N e tw o rk = S u b s c rip tio n N e tw o rk H L R A S R I (M S IS D N ) C d P A = H L R A a d d re s s C g P A = G M S C A a d d re s s 4 N P D B M N P _ S R F / M A T F 5 S R I a c k (M S R N ) C d P A = G M S C A a d d re s s C g P A = H L R A a d d re s s S R I (M S IS D N ) C d P A = M S IS D N, T T = S R I C g P A = G M S C A a d d re s s 3 M S A 1 V M S C A IA M (M S IS D N ) IA M (M S R N ) 2 G M S C A 6 Figure C.3.2: Call to a ported number via direct routeing where the call is originated in the subscription network 1. MSA originates a call to MSISDN; 2. VMSCA routes the call to the network's GMSCA; 3. When GMSCA receives the ISUP IAM, it requests routeing information by submitting a MAP SRI to the MNP_SRF/MATF. The TT on SCCP may be set to 'SRI'; 4. When the MNP_SRF/MATF receives the message, it analyses the MSISDN in the CdPA and identifies the MSISDN as being ported into the network. The MNP_SRF/MATF function then replaces the CdPA by an HLRA address. After modifying the CdPA, the message is routed to HLRA. 5. When HLRA receives the SRI, it responds to the GMSCA by sending an SRI ack with an MSRN that identifies the MSB in the VMSCB; 6. GMSCA uses the MSRN to route the call to VMSCB. C.3.3 Mobile Originated Call to a Ported or not known to be Ported Number Originating Network Subscription Network Direct Routeing Figure C.3.3 shows the signalling involved for a national mobile originated call to a number not Subscribed in the originating network via direct routeing. The scenario describes signalling in the originating network using direct routing in the cases when an own number is ported out, a foreign number is not known to be ported or a foreign number is ported to other foreign network. ETSI 195

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 24 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Originating Network NPDB MNP_SRF/ MATF SRI (MSISDN) CdPA = MSISDN, TT=SRI CgPA = GMSCA address 3 4 SRI ack (RN + MSISDN) CdPA = GMSCA address CgPA = MNP_SRF address MSA IAM (MSISDN) 1 VMSCA 2 GMSCA 5 IAM ((RN +) MSISDN) Figure C.3.3: National mobile originated call to a ported number via direct routeing 1. MSA originates a call to MSISDN; 2. VMSCA routes the call to the network's GMSCA; 3. When GMSCA receives the ISUP IAM, it requests routeing information by submitting a MAP SRI to the MNP_SRF/MATF. The TT on SCCP may be set to 'SRI'; 4. When the MNP_SRF/MATF receives the message, it analyses the MSISDN in the CdPA and identifies the MSISDN as not known to be ported or being ported to another network. As the message is a SRI message, the MNP_SRF/MATF responds to the GMSCA by sending an SRI ack with a RN + MSISDN; For the case the number is not known to be ported the routeing number may be omitted. 5. GMSCA uses the (RN +) MSISDN to route the call to GMSCB in the subscription network. Depending on the interconnect agreement, the RN will be added in the IAM or not. C.3.4 Call to a Ported Number Indirect Routeing Figure C.3.4 shows the signalling involved for a call to a ported number via indirect routeing. ETSI 196

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 25 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Originating Network Number Range Holder Network NPDB MNP_SRF/ MATF SRI (MSISDN) CdPA = MSISDN, TT=SRI2 3 CgPA = GMSCA address SRI ack (RN + MSISDN) CdPA = GMSCA address CgPA = MNP_SRF address Originating Exchange 1 IAM (MSISDN) GMSCA 4 IAM ((RN +) MSISDN) Figure C.3.4: Call to a ported number via indirect routeing 1. From an Originating Exchange a call is set up to MSISDN. The call is routed to the number range holder network; 2. When GMSCA in the number range holder network receives the ISUP IAM, it requests routeing information by submitting a MAP SRI to MNP_SRF/MATF. The TT on SCCP may be set to 'SRI'; 3. When the MNP_SRF/MATF receives the message, it analyses the MSISDN in the CdPA and identifies the MSISDN as being ported to another network. As the message is an SRI message, the MNP_SRF/MATF responds to the GMSCA by sending an SRI ack with a RN + MSISDN; 4. GMSCA uses the RN + MSISDN to route the call to GMSCB in the subscription network. Depending on the interconnect agreement, the RN will be added in the IAM or not. C.3.5 Call to a Ported Number Indirect Routeing with Reference to Subscription Network Figure C.3.5 shows the signalling involved for a call to a ported number where indirect routeing with reference to the subscription network is used. (Inter) national Originating Network Number Range Holder Network Subscription Network NPDB MNP_SRF/ MATF HLRB 3 SRI (MSISDN) CdPA = RN + MSISDN, TT=SRI CgPA = GMSCA address SRI (MSISDN) CdPA = HLRB address CgPA = GMSCB address NPDB 7 MNP_SRF/ MATF 8 SRI ack (MSRN) CdPA = GMSCB address CgPA = HLRB address Originating Exchange SRI (MSISDN) CdPA = MSISDN, TT=SRI CgPA = GMSCA address 1 IAM (MSISDN 2 GMSCA SRI ack (RN + MSISDN) CdPA = GMSCA address CgPA = MNP_SRF address 4 5 IAM ((RN +) MSISDN) SRI (MSISDN) CdPA = MSISDN, TT=SRI CgPA = GMSCB address 6 GMSCB 9 IAM (MSRN) Figure C.3.5: National or international originated call to a ported number where indirect routeing with reference to the subscription network is used ETSI 197

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 26 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) 1. From an Originating Exchange a call is set up to MSISDN. The call is routed to the number range holder network; 2. When GMSCA in the number range holder network receives the ISUP IAM, it requests routeing information by submitting a MAP SRI to the MNP_SRF/MATF. The TT on SCCP may be set to 'SRI'; 3. When MNP_SRF/MATF receives the message, MNP_SRF/MATF operation is triggered. The MNP_SRF/MATF functionality analyses the MSISDN in the CdPA and identifies the MSISDN as being ported to another network. As the message is a SRI message, the MNP_SRF/MATF function relays the message to the subscription network by adding a routeing number to the CdPA which information may be retrieved from a database. After modifying the CdPA, the message is routed to the subscription network; 4. When MNP_SRF/MATF in the subscription network receives the SRI, it responds to the GMSCA in the number range holder network by sending a SRI ack with a RN + MSISDN; 5. GMSCA uses the (RN +) MSISDN to route the call to GMSCB in the subscription network; Depending on the interconnect agreement, the RN will be added in the IAM or not. 6. When GMSCB in the subscription network receives the ISUP IAM, it requests routeing information by submitting a MAP SRI to MNP_SRF/MATF. The TT on SCCP may be set to 'SRI'; 7. When MNP_SRF/MATF receives the message, MNP_SRF/MATF operation is triggered. The MNP_SRF/MATF functionality analyses the MSISDN in the CdPA and identifies the MSISDN as being ported into the network. The MNP_SRF/MATF function then replaces the CdPA by an HLRB address which information may be retrieved from a database. After modifying the CdPA, the message is routed to HLRB; 8. When HLRB receives the SRI, it responds to the GMSCB by sending an SRI ack with an MSRN that identifies the MSB in the VMSCB; 9. GMSCB uses the MSRN to route the call to VMSCB. NOTE: The MNP_SRF/MATF in this scenario has only information about all ported numbers to one subscription network, except those for which subscription information is held in the subscription networks HLR. In this scenario the routeing depends always on the number range holder and the subscription network. C.4 Information Flows Figure C.4.1 shows the information flow for a successful delivery of a call to a non-ported number or number ported into the network. The figure is related to figure C.3.1. ETSI 198

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 27 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Originating Network Subscription Network Visited Network GMSCB MNP_SRFB/MATF HLRB VMSCB IAM ((RN+)MSISDN) SRI (MSISDN) CdPA = MSISDN, TT=SRI SRI (MSISDN) CdPA = HLRB address PRN PRN ack (MSRN) SRI ack (MSRN) IAM (MSRN) Figure C.4.1: Successful delivery of a call to a non-ported subscriber or number ported into the network ETSI 199

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 28 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Figure C.4.2 shows the signalling involved for a call to a ported number via direct routeing where the call is originated in the subscription network. The figure is related to figure C.3.2. National Originating Network = Subscription Network Visited Network VMSCA GMSCA MNP_SRFA/MATF HLRA VMSCB IAM (MSISDN) SRI (MSISDN) CdPA = MSISDN, TT=SRI SRI (MSISDN) CdPA = HLRA address PRN PRN ack (MSRN) SRI ack (MSRN) IAM (MSRN) Figure C.4.2: Successful delivery of a call to a ported number via direct routeing where the call is originated in the subscription network ETSI 200

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 29 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Figure C.4.3 shows the signalling involved for a national mobile originated call to a ported number via direct routeing. The figure is related to figure C.3.3. National Originating Network Subscription Network Visited Network IAM (MSISDN) GMSCA MNP_SRFA/MATF GMSCB MNP_SRFB/MATF HLRB VMSCB SRI (MSISDN) CdPA = MSISDN, TT=SRI SRI ack (RN + MSISDN) IAM ((RN +) MSISDN) SRI (MSISDN) CdPA = MSISDN, TT=SRI SRI (MSISDN) CdPA = HLRB address PRN PRN ack (MSRN) SRI ack (MSRN) IAM (MSRN) Figure C.4.3: Successful delivery of a national mobile originated call to a ported number via direct routeing ETSI 201

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 30 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Figure C.4.4 shows the signalling involved for a national mobile originated call to a not known to be ported number via direct routeing. The figure is related to figure C.3.3. National Originating Network Number Range Holder Network Visited Network IAM (MSISDN) GMSCA MNP_SRFA/MATF GMSCB MNP_SRFB/MATF HLRB VMSCB SRI (MSISDN) CdPA = MSISDN, TT=SRI SRI ack ((RN +) MSISDN) IAM ((RN +) MSISDN) SRI (MSISDN) CdPA = MSISDN, TT=SRI SRI (MSISDN) CdPA = HLRB address PRN PRN ack (MSRN) SRI ack (MSRN) IAM (MSRN) Figure C.4.4: Successful delivery of a national mobile originated call to a not known to be ported number via direct routeing ETSI 202

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 31 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Figure C.4.5 shows the signalling involved for a call to a ported number via indirect routeing. The figure is related to figure C.3.4 Originating Network Number Range Holder Network Subscription Network Visited Network GMSCA MNP_SRFA/MATF GMSCB MNP_SRFB/MATF HLRB VMSCB IAM(MSISDN) SRI (MSISDN) CdPA = MSISDN, TT=SRI SRI ack (RN + MSISDN) IAM (RN + MSISDN) SRI (MSISDN) CdPA = MSISDN, TT=SRI SRI (MSISDN) CdPA = HLRB address PRN PRN ack (MSRN) SRI ack (MSRN) IAM (MSRN) Figure C.4.5: Successful delivery of a call to a ported number via indirect routeing ETSI 203

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 32 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Figure C.4.6 shows the signalling involved for a call to a ported number where indirect routeing with reference to the subscription network is used. The figure is related to figure C.3.5. Number Range Holder Network Subscription Network Visited Network IAM (MSISDN ) GMSCA MNP_SRFA/MATF GMSCB MNP_SRFB/MATF HLRB VMSCB SRI (MSISDN) CdPA = MSISDN, TT=SRI SRI (MSISDN) CdPA = RN + MSISDN, TT=SRI SRI ack (RN + MSISDN) IAM (RN + MSISDN) SRI (MSISDN) CdPA = MSISDN, TT=SRI SRI (MSISDN) CdPA = HLRB address PRN PRN ack (MSRN) SRI ack (MSRN) IAM (MSRN) Figure C.4.6: Successful delivery for a call to a ported number where indirect routeing with reference to the subscription network is used ETSI 204

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 33 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) C.5 Contents of the messages This clause contains detailed description of the messages shown in this part B of the specification. C.5.1 Send Routeing Info The contents of this message are specified in GSM 03.18 [4]. C.5.2 Send Routeing Info ack The contents of this message are specified in GSM 03.18 [4]. In the case that the message is sent from the NPLR to the GMSC, the following MNP specific information is defined. Information element name Required Description Imsi M The IMSI returned by an NPLR is a generic IMSI, i.e. it is not tied necessarily to the Subscriber. MCC and MNC values in this IMSI shall point to the Subscription Network of the B Subscriber Msrn C When returned from the NPLR, this parameter contains a Routeing Number that points to Subscription Network. If concatenate addressing is used, it also contains the MSISDN in addition to the Routeing Number. In the case of a number which is not known to be ported, the Routeing Number may be omitted as an operator option. If the routeing number is omitted, this parameter contains only the MSISDN. Msisdn C MSISDN of the B subscriber. This information element shall be present if MSRN contains the routing number to reach the subscription network for B subscriber and the MSISDN is not contained in the MSRN information element. MNP Indicator U Indicates the number portability status of the subscriber. C.6 Handling of MAP to ISUP mapping (informative) Different configurations can be possible within a portability domain depending on the versions of MAP and ISUP protocols being used. The following clauses describe possible interworking scenarios. C.6.1 Mapping direction: ISUP to MAP The GMSC always constructs the Send Routeing Info message using the MSISDN. If the incoming IAM corresponds to a ported number the GMSC shall retrieve the MSISDN from the corresponding parameter in the IAM. ETSI 205

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 34 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) C.6.2 Mapping direction: MAP to ISUP In MAP SRIack messages from NPLR, MAP versions 1 and 2 only support concatenate addressing for MNP. If MSISDN parameter is present in the SRIack, this means that separate addressing is used in MAP; this is only possible if MAP version 3 is used. MAP version 3 can also support concatenate addressing. In all cases, when a Routeing Number is returned, it is included in the MSRN parameter of the SRIack. Regardless of how MAP is established, the possible mappings of the parameters in ISUP IAM message is one of these 4 options (see also [7]): 1. CdPN parameter includes only the MSISDN 2. CdPN parameter includes both RN and MSISDN concatenated 3. CdPN parameter includes the MSISDN and NRN parameter includes the Routeing Number 4. CdPN parameter includes the Routeing Number and CDN parameter includes the MSISDN In all cases, the method to transport the routing number in the IAM depends on the interfaces agreed by the operators in the portability domain. ETSI 206

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 35 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) Annex D (informative): Status of Technical Specification GSM 03.66 This annex lists all changes made to the present document since its initial approval by the ETSI committee, SMG. SMG# Tdoc CN2 Tdoc VERS CR Phase CAT SUBJECT New Version s29 P99-458 N2-99282 7.0.0 A001r1 R98 F Alignment between 03.66 Part one and 7.1.0 Normative Annex C Description of call related functionality s29 P99-458 N2-99283 7.0.0 A002r1 R98 C Editorial clarifications and alignments 7.1.0 s29 P99-458 N2-99284 7.0.0 A003r1 R98 F Routeing conventions in a Portability Cluster 7.1.0 s29 P99-458 N2-992671 7.0.0 A004r1 R98 F Adding of MNP indicator to the SRI ack 7.1.0 s29 P99-458 N2-99672 7.0.0 A005 R98 F Corrections on MNP 7.1.0 CN#05 NP-99302 N2-99948 7.1.0 A006r1 R98 F Harmonisation of terminology 7.2.0 CN#05 NP-99302 N2-99870 7.1.0 A007 R98 F Proposed changes to B.4.2 Delivery of SMS to a 7.2.0 Non-ported Number - Direct Routeing MNP- SRF acts as Higher-level Relay CN#05 NP-99302 N2-99D08 7.1.0 A009r1 R98 F Clarification of NPLR functionality in not known 7.2.0 to be ported case s30 Version approved by SMG#30 7.2.0 CN#07 NP-000072 N2B000432 7.2.0 A014r2 R98 D Result of Public Enquiry 9953 7.3.0 7.3.0 Update to Version 7.3.1 for Publication 7.3.1 ETSI 207

(GSM 03.66 Version 7.3.1 Release 1998) 36 ETSI EN 301 716 V7.3.1 (2000-10) History Document history V7.1.0 August 1999 Public Enquiry PE 9953: 1999-08-04 to 1999-12-03 V7.3.0 July 2000 Vote V 20000922: 2000-07-24 to 2000-09-22 V7.3.1 October 2000 Publication ETSI 208

TP interface radio GSM, X. Lagrange, L. Nuaymi Travaux Pratiques : l'interface radio GSM Le département RSM possède un mobile de trace GSM. Ce dernier dispose d'une liaison série et d'un logiciel spécifique. Le terminal transmet, sur la liaison série, (pratiquement) tout ce qui est échangé avec le réseau (émission et réception par le mobile) ainsi que les mesures faites en interne par le terminal. Le logiciel GSM_SHOW sur PC permet de décoder les messages délivrés par le mobile, de les stocker dans un fichier et de rejouer des scénarios. De plus, il possède un certain nombre d'écrans qui visualise certaines données sous une forme graphique. Principe de GSM_Show Le logiciel GSM_SHOW sur PC permet de décoder les messages délivrés par le mobile, de les stocker dans un fichier et de rejouer des scénarios. De plus, il possède un certain nombre d'écrans qui visualise certaines données sous une forme graphique. Si le TP s effectue sur des machines Linux, procéder comme suit pour lancer GSM_SHOW se connecter sur un poste avec son login/mot de passe standard pour ouvrir la session Linux Fedora exécuter vmplayer et charger le fichier de configuration de la machine virtuelle Windows XP (=> parcourir le système de fichier afin de se rendre sous /vmware/vmware => sélectionner le fichier Windows XP Professional.vmx) une fois le machine virtuelle Windows XP démarrée, se connecter avec le login vigie (mot de passe vigie) lancer et utiliser GSMShow se déconnecter de Windows, "éteindre" la machine virtuelle, se déconnecter de la session Linux Fedora En annexe une documentation succincte de GSM_SHOW est fournie. Celle-ci correspond à l'écran d'aide. - 1-209

TP interface radio GSM, X. Lagrange, L. Nuaymi 1. Analyse d un scénario de mobilité Charger le fichier deplace.msr dans le répertoire gsm_show/scenari. Ouvrir les écrans ''Couche 3'', ''Configuration BTS'' et "Scénario" en vérifiant dans l'écran ''préférence...'' que l'option filtrage BCCH n'est pas validée. Combien y a t-il de porteuses duplex dans la première cellule du scénario (Cellule A)? Combien de communications la cellule peut-elle écouler au maximum? 2. Comment le mobile peut-il connaître la configuration de la cellule (numéro de zone de localisation, identité, nombre de fréquences)? 3. Quel est le numéro de la zone de localisation au début du scénario? Quelle est l'identité de la cellule? 4. Dérouler le scénario en visualisant l'écran ''Configuration BTS'' et l'écran ''tableau de mesure'' et/ou ''graphe de mesure''. Analyser les différents changements de cellule. Comment le mobile peut-il savoir qu il a changé de cellule? 5. Quand est-ce que le mobile échange des données avec le réseau? 6. Dans quels cas le réseau est-il informé que le mobile a changé de cellule? 7. Quelles sont les cellules qui font partie d une même zone de localisation? 8. Reprendre le même scénario en observant l'écran ''Couche 3''. Expliquer les différentes étapes de l échange. On expliquera en particulier l étape initiale : sachant qu un mobile à l état de veille n a aucun canal, comment peut il en demander un pour commencer cet échange 2. Analyse d'un service particulier Charger le fichier tratp1.msr dans le répertoire gsm_show. 1. Dérouler le scénario en visualisant l'écran "Couche 3". A quel service correspond le scénario? 2. En utilisant conjointement les écrans "Couche 3", "Configuration BTS" et "Canaux logiques", expliquer le déroulement général en ce qui concerne l'utilisation des ressources radios : pour chaque phase, préciser les ressources physiques utilisées (numéro de slot, numéro de fréquence ou de séquence de saut), les canaux logiques utilisés, le mode courant (veille ou dédié) et les messages qui provoquent un changement de mode. 3. Pourquoi utilise-t-on un SDCCH pour ce service? Rappeler le débit utile offert par le SDCCH? Dispose-t-on réellement de ce débit si on désire concevoir une application échangeant des SMS? Justifiez votre réponse - 2-210

TP interface radio GSM, X. Lagrange, L. Nuaymi 4. Ouvrir conjointement les écrans "Couche 2" et "Couche 3". Pourquoi y-a-t-il deux transmissions d'un message SABM au niveau 2? Quelle est la différence entre les deux messages? 5. Mettre en évidence le processus de segmentation effectué dans la couche 2. Quel est le champ dans le LAPDm qui permet cette segmentation? 6. Faire le bilan détaillé des différents acquittements (éventuellement partiels) du message principal dans les couches 2 et 3 et expliquer le rôle de chaque acquittement (les acquittements des demandes de connexion, déconnexion, authentification,... ne sont pas concernés par cette question). 3. Analyse d une trace d appel départ Charger le fichier depart1.msr dans le répertoire gsm_show/scenari. Sélectionner les fenêtres qui semblent utiles et dérouler le scénario. Qu est ce qui permet d affirmer que cette trace correspond à un appel où l abonné ne décroche pas? Indiquer la configuration de la station de base courante. La procédure est-elle chiffrée? A partir de quelle étape? Etudier les grandes étapes d'un appel. Quels sont les échanges supplémentaires par rapport à un appel ISDN sur le réseau fixe? Pourquoi rajoute-t-on ces étapes? 4. Analyse d une trace d appel arrivée Charger le fichier arrivee.msr dans le répertoire gsm_show/scenari. Penser à visualiser l écran Identités Indiquer le TMSI du mobile Vérifier que les grandes étapes vues pour l appel départ se retrouvent. Qu a-t-on systématiquement en plus pour l appel arrivée? Dans le cas présent, qu a-t-on de particulier et quand? - 3-211

Logiciel GSMShow Logiciel GSMShow version : 0.1 Nom(s) Rédacteur(s) Auteur(s) X. Lagrange, ENST Bretagne Nature des modifications Date Version Première version du document 23/03/07 0.1 GSM-Show GSM-Show 23/03/07 ENSTB 0.1 1 Nom Projet Réf donnée. Date Partenaire Version n page 212

Logiciel GSMShow Table des Matières 1. PRESENTATION GENERALE... 3 2. FONCTIONNALITES... 3 3. INFORMATIONS COMPLEMENTAIRES SUR LES ECRANS... 5 3.1. SAUVEGARDE DES PREFERENCES... 5 3.2. ECRAN COUCHE 2... 5 3.3. ECRAN CONFIGURATION BTS... 5 3.4. ECRAN CANAUX LOGIQUES... 6 3.5. ECRAN GRAPHE DE MESURE... 7 3.6. ECRAN IDENTITES... 7 3.7. ECRAN TABLEAU DE MESURE... 7 3.8. ECRAN SCENARIO... 8 4. INSTALLATION... 8 GSM-Show GSM-Show 23/03/07 ENSTB 0.1 2 Nom Projet Réf donnée. Date Partenaire Version n page 213

Logiciel GSMShow 1. Présentation générale Le système GSM met en œuvre un ensemble complexe de protocoles entre le terminal et le réseau. De plus, l utilisateur se déplace au sein du réseau et le terminal doit constamment surveiller l environnement et, le cas échéant, remonter des mesures au réseau pour garantir une continuité de service. Cet ensemble de tâches effectuées par le terminal se retrouve dans tous les réseaux radiomobiles, quelles que soient les technologies utilisées. Une des difficultés de l enseignement des réseaux radiomobiles est de présenter de manière simple mais précise l interaction des différentes tâches et leur séquencement. L assimilation de ces processus est grandement facilitée lorsqu ils sont présentés en situation, c est-à-dire lorsqu on peut les voir au moment même où on demande un service (appel, échange de messages courts, ). De 1996 à 2000, dans le cadre de projets d élèves, un logiciel de visualisation pédagogique des protocoles GSM appelé GSM-Show a été développé au sein du département Informatique et Réseau de l ENST puis au département Réseaux, Sécurité, Multimédia de l ENST Bretagne. Ce logiciel s utilise sur un ordinateur relié à un «terminal GSM de trace» (Orbitel, Sagem). Le terminal de trace peut être utilisé comme un téléphone portatif ordinaire sur un réseau opérationnel mais il a la particularité d envoyer sous forme brute (une suite d octets) les messages échangés avec le réseau et les mesures effectuées. Le rôle du logiciel est d afficher sous une forme conviviale les échanges entre terminal et réseau. Plusieurs écrans de visualisation sont disponibles. L utilisateur voit ainsi les échanges d un même scénario sous différents angles. échanges de trames Terminal de trace logiciel GSMShow Traces mises en forme Réseau GSM-GPRS liaison série (trames brutes) Principe général de GSM Show Le logiciel GSMShow est une réalisation conjointe de l'enst et l'enst Bretagne. 2. Fonctionnalités Le logiciel GSMShow comporte trois modes : le mode série nécessite la connexion à un mobile de trace ; le logiciel stocke toutes les données délivrées par le mobile de trace et les enregistre dans un fichier temporaire qu'il est possible de sauvegarder ; dans ce mode, on peut visualiser un nombre réduit d'écrans, le mode fichier pas à pas permet de rejouer des scénarios enregistrés en mode série ; à chaque appui-touche un message est lu dans le fichier de trace, GSM-Show GSM-Show 23/03/07 ENSTB 0.1 3 Nom Projet Réf donnée. Date Partenaire Version n page 214

Logiciel GSMShow le mode fichier temporisé est identique au mode fichier pas à pas mais la lecture du fichier se fait au rythme de 1 seconde. logiciel GSMShow Traces mises en forme Trace enregistrée GSM Show en mode fichier GSM show permet d afficher : - les traces telles qu'elles sont envoyées par le mobile de trace (messages bruts) - les trames de niveau 2 sur l'interface radio qui sont donc des trames LAPDm ; sont indiqués le type de trame (commande ou réponse), la caractéristique de la trame (I, RR, RNR,... ), les numéros N(S) et N(R), l'état du bit More permettant la segmentation, - les messages de niveau 3 sur l'interface radio qui peuvent être des message de la couche RR (Radio Resource Mangement), MM (Mobility Management) ou CM (Connection Management), - la configuration de la BTS, c'est-à-dire le nombre de porteuses déclarées dans la cellule, la liste des fréquences des voies balises des cellules voisines et les paramètres de la cellule (identité de l'opérateur, de la zone de localisation, seuils de réception,... ) ; dans cet écran, on visualise également l'utilisation de la ressource radio lorsque le mobile de trace est en communication, - les mesures radios faites par le mobile soit sous forme de tableau, soit sous forme de graphique, - l'utilisation des canaux logiques ; à chaque trame envoyée ou reçue, on indique dans les structures de multitrame à 26 ou 51 à quels blocs correspond la trame, - les identités du mobile (IMSI, TMSI, IMEI). GSMShow est un outil pédagogique particulièrement adapté pour faire comprendre le principe d'encapsulation (visualisation conjointe des couches 2 et couches 3), le saut de fréquences et les canaux logiques. Il permet également de mettre en évidence le séquencement des messages pour différents services. Le logiciel est fourni avec plusieurs traces pré-enregistrées de différents services (appel départ, appel arrivée, déplacement, message court, etc.). Il peut s utiliser sans terminal de trace. Quelques traces sont accompagnées d une scénarisation : un écran permet de visualiser, de façon sommaire mais illustrative, le terminal, les cellules, les actions faites sur le terminal et commente les actions faites par l utilisateur. GSM-Show GSM-Show 23/03/07 ENSTB 0.1 4 Nom Projet Réf donnée. Date Partenaire Version n page 215

Logiciel GSMShow 3. Informations complémentaires sur les écrans L utilisation de GSM-Show est très aisée et naturelle : Fichier/charger pour charger un fichier trace. Lancer dans le menu principal pour démarrer la visualisation. 3.1. Sauvegarde des préférences Pour sauvegarder une configuration d'écran donnée 1) ouvrir les fenêtres désirées et les positionner 2) choisir Edit/Préférence 3) choisir ou non les filtrages 4) valider. Au prochain lancement, GSM_SHOW ouvrira les fenêtres de la même façon. Le filtrage permet de ne pas visualiser tous les messages dans la fenêtre couche 3. 3.2. Ecran Couche 2 Attention le mobile SAGEM n'indique pas toutes les trames de niveau 2! Les trames RR, RNR, REJ, UA, DISC ne sont pas indiquées par le mobile SAGEM donc elles ne sont pas affichées. 3.3. Ecran Configuration BTS A gauche, affichage des porteuses utilisées dans la cellule courante (i.e. dans laquelle se trouve le mobile). Dans le reste de l'écran, affichage de paramètres de la cellule suivant le tableau ci-après. Dans les cases, - 0 indique le slot 0 sur la fréquence supportant la voie balise - C signifie que le slot 0 contient aussi quatre SDCCH - TF signifie un canal de trafic plein débit - Dx signifie un canal de signalisation SDCCH et x indique le numéro de ce canal dans le slot GSM-Show GSM-Show 23/03/07 ENSTB 0.1 5 Nom Projet Réf donnée. Date Partenaire Version n page 216

Logiciel GSMShow Accès APC BCCH voisins BSIC DTX Etal_acc Grpes pag. HSN hyster. IMSI attach LAC Lnk_Tout MAIO Maj périod. Nb_acc NCC autorisés niv_min. niv_puis. PLMN SFH TN = accès autorisé dans la cellule ou non = Adaptive Power Control, contrôle de puissance dynamique = liste des fréquences portant le BCCH pour les cellules voisines = Base Station Identity Code (code de couleur de la station de base) = Discontinuous Transmission (arrêt de transmission pendant les blancs de parole = fenêtre de tirage pour une répétition d'accès aléatoire = nombre de groupes de paging = Hopping Sequence Number, paramètre définissant la séquence pseudoaléatoire de fréquences = hysteresis appliqué entre cellules de zones de localisation différentes = Activation de l'attachement/détachement sur mise sous/hors tension du terminal = Location Area Code (identité de zone de localisation) = Link Time out (nombre max de messages diffusés erronés entrainant un changement de cellule = Mobile Allocation Index Offset, Offset du canal physique avec saut de fréquence alloué au mobile = Période de la mise à jour de localisation régulière si activation = Nombre maximal d'essais en accès aléatoire = Network Color Code, codes couleurs pays possibles pour les BSIC des cellules voisines = niveau minimal de puissance nécessaire pour être dans la cellule = niveau maximal de puissance d'émission des terminaux = Public Land Mobile Network (code du pays et de l'opérateur) = Slow Frequency Hopping (activation du saut de fréquence) = Time slot Number (numéro du slot du canal alloué) Il est possible que la configuration ne soit pas affichée à cause d'informations non envoyées par le mobile de trace. Le code de couleur est le même que pour l'écran canaux logiques 3.4. Ecran canaux logiques Une lettre rouge sur fond jaune signifie que le bloc est occupé pour transmettre l'information depuis ou vers le mobile de trace. Une lettre brune sur fond blanc cassé signifie que l'information est diffusée par la BTS courante du mobile Une lettre verte sur fond vert clair signifie que l'information est diffusée par une BTS voisine de la cellule courante du mobile A=SACCH D=SDCCH F=FCCH S=SCH T=TCH GSM-Show GSM-Show 23/03/07 ENSTB 0.1 6 Nom Projet Réf donnée. Date Partenaire Version n page 217

Logiciel GSMShow 3.5. Ecran Graphe de mesure Il est possible de visualiser le niveau de puissance sur une fréquence donnée. On peut taper directement le numéro de fréquence (entre 0 et 1023) au clavier ou utiliser les boutons + et -. Attention, le logiciel ne peut visualiser le niveau que si le mobile l'indique. Le niveau est affiché si la fréquence correspondante se trouve dans les 6 meilleurs voisins. On peut choisir d'afficher une barre verticale lorsque le mobile change de cellule ou passe du mode non dédié au mode dédié (et inversement). En cas de handover la barre est également affichée. 3.6. Ecran Identités Cet écran capture les identités du mobile lorsqu'il les transmet au réseau. Les? ne signifient pas que le mobile n'a pas d'identité mais seulement que le logiciel ne les connait pas. TMSI = Temporary Mobile Subscriber Identity IMSI = International Mobile Subscriber Identity MCC = Mobile Country Code ; MNC = Mobile Network Code ; MSIN = Mobile Subscriber Identification Number IMEI = International Mobile station Equipment Identity TAC = Type Approval Code ; FAC = Final Assembly Code ; SNR = Serial Number SVN = Software Version Number Classmark = Identification des principales caractéristiques du terminal Bandes de fréquence gérées, classe de puissance, algorithmes de chiffrement. 3.7. Ecran Tableau de mesure Le tableau indique pour la cellule courante et pour les 6 meilleurs voisins : - la fréquence sous la forme du ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number) et de la fréquence en MHz - le niveau de puissance reçu codé de 0 à 63 avec la correspondance en dbm. - le code de couleur BSIC (Base Station Identity Code) transmis sur le canal de synchronisation si le mobile le décodelorsque le mobile est en communication et que le saut de fréquence est activé, la fréquence de la cellule courante n'est pas indiquée car cela ne correspond à rien. La partie droite n'est renseignée que lorsque le mobile est en communication. GSM-Show GSM-Show 23/03/07 ENSTB 0.1 7 Nom Projet Réf donnée. Date Partenaire Version n page 218

Logiciel GSMShow 3.8. Ecran Scénario Cet écran n est rempli que pour les traces scénarisées placées dans le répertoire «scenari». Un appui sur F11 permet d aller automatiquement jusqu à la prochaine trace associée à un commentaire. 4. Installation Le logiciel GSM_SHOW tourne sur PC (Windows 3.1, 95 ou 98, 2000, NT, XP). Il est principalement destiné a être utilisé avec les anciens mobiles de trace GSM à trace de marque Orbitel ou eventuellement Sagem (dans ce dernier cas, ne pas utiliser l'écran message de niveau 2 qui est gravement incomplet). Il est compatible des mobiles de trace Motorola. Le logiciel a été développé pour Windows 3.1! Il y a donc des contraintes sévères concernant les noms des fichiers. De plus, l impression se fait sur l imprimante par défaut sans possibilité de modifier la configuration et elle démarre dès qu on demande cette impression. Pour le reste, il n y a aucun problème connu à le faire tourner sur les OS Windows plus récents. Le logiciel doit absolument être placé dans un répertoire GSM_SHOW sous un lecteur quelconque (c:, e:,..). Dans ce répertoire on doit retrouver les différentes dll et fichiers systèmes. Il n y a pas de programme d installation. A partir du fichier.zip fourni : - créer sous un lecteur quelconque (c:, e:,..) un répertoire GSM_SHOW - extraire le.zip dans ce répertoire GSM_SHOW - lancer le programme en.exe - des traces sont disponibles dans le répertoire traces - on peut les lire avec fichier/charger - ne jamais toucher au fichiers en.gsh Toutes les traces scénarisées se trouvent dans le répertoire scenari. Les autres traces disponibles ne sont pas scénarisées. GSM-Show GSM-Show 23/03/07 ENSTB 0.1 8 Nom Projet Réf donnée. Date Partenaire Version n page 219

Glossaire de sigles et termes GSM/GPRS (+ quelques sigles UMTS) 3GPP 3rd Generation Partnership Project A3 Algorithme mis en œuvre dans la procédure d'authentification (il permet de calculer SRES à partir de Ki et du RAND). A38 Algorithme réunissant les algorithmes A3 et A8. A5 Algorithme de chiffrement/déchiffrement de l'ensemble des informations transmises sur la voie radio (signalisation, voie ou données) utilisant la clé Kc et le numéro de trame courante. Plusieurs algorithmes A5 sont prévus (A5.1, A5.2, A5.3,...). A8 Algorithme utilisé pour calculer la clé de chiffrement Kc à partir des arguments d'entrée RAND et Ki. AAL2 ATM Adaptation Layer 2. AAL désigne la couche intermédiare entre ATM et les applications. Cette couche fournit des services équivalents à un transport dans le modèle OSI à 7 couches. ASCII American Standard Code for Information Interchange. Norme de représentation des caractères par un code de 7 bits, appelé aussi code CCITT n 5. ACS Adjacent Channel Suppression. Rapport maximal admissible entre l'interférence sur un canal adjacent et l'interférence co-canal (I a /I c ). ADP Assembleur Désassembleur de Paquets. Equipement présent dans un réseau à commutation par paquets qui permet l'accès de terminaux en mode caractère. Affaiblissement de parcours Affaiblissement médian entre deux points qui dépend seulement de la position de ces points. AG Appellation Globale (ou adresse globale). Numéro international E214 présent dans les messages SCCP pour router un message à travers plusieurs réseaux sémaphores SS7 différents. AGCH Access Grant CHannel. Canal commun descendant utilisé par le réseau pour envoyer au mobile un message d'allocation de canal dédié. Aire équivalente Rapport entre la puissance recueillie par une antenne de réception et la densité surfacique de puissance du champ électromagnétique à l'antenne. ALOHA Protocole d'accès sur un canal où une station émet un message de façon aléatoire sans se préoccuper de l'état du canal. AMR Adaptive Multi-Rate. Nouveau codeur de parole dont le débit en sortie peut varier de 4,75 à 12,2 kbit/s (ou 7,95 kbit/s sur un canal demi-débit) afin de s adapter au taux de codage (correcteur) nécessaire en fonction du C/I rencontré sur le récepteur. AMRT Accès Multiple par Répartition dans le Temps (cf. TDMA). AN Access Network AoCC Advice of Charge Charging. Service supplémentaire d'indication du montant de la communication avec interdiction d'appel si le réseau n'offre pas ce service. AoCI Advice of Charge Information. Service supplémentaire d'indication du montant de la communication. ARIB Association of Radio Industries and Business. Organisme de standardisation japonais. ARQ Automatic Repeat request. Principe de correction d'erreurs consistant à retransmettre les trames mal reçues sur demande du destinataire. 220

2 Glossaire GSM AS AS ASN.1 ATIS ATM AUC Authentification BAIC BAOC BCC BCCH BCF BCS BER BG BGCF BIC-Roam BLER BOIC BOIC-exHC BPSK Bruit de confort BS BSC Access Stratum. Ensemble des protocoles d échange entre le terminal et le réseau d accès (BTS, BSC, Node B, RNC). Application Server (IMS) Abstract Syntax Notation 1. Syntaxe abstraite de représentation des données qui permet de présenter les formats de message sous forme de type comme dans un langage informatique évolué et qui définit un codage souple et évolutif. Alliance for Telecommunications Industry Solutions. Organisme de standardisation dans le domaine des télécoms aux Etats-Unis. Asynchronous Transfer Mode. Technique de transfert asynchrone où les informations sont découpées en cellules de taille fixe, identifiées par une étiquette, et fournies au réseau à un rythme quelconque (d où le terme asynchrone). AUthentication Centre. Centre d'authentification des abonnés d'un réseau GSM. Processus permettant au réseau de vérifier qu'un abonné est autorisé à utiliser le réseau en contrôlant la présence d'une clé secrète dans sa carte SIM. Barring of All Incoming Calls. Service supplémentaire interdisant à un abonné de recevoir des appels. Barring of All Outgoing Calls. Service supplémentaire interdisant à un abonné d'envoyer des appels. Base Transceiver Station (BTS) Colour Code. Champ de 3 bits du code de couleur BSIC. Il est attribué librement par chaque opérateur dans son réseau. Broadcast Control CHannel. Canal logique sur lequel sont diffusées périodiquement des informations système variant peu dans le temps (le BCCH ne saute pas en fréquence et il est transmis à puissance constante). Base Common Function. Ensemble des fonctions communes à l'ensemble des TRX d'une BTS (ou de plusieurs BTS d'un même site). Block Check Sequence (EDGE). Redondance de contrôle calculée seulement sur les données RLC. Bit Error Rate. Taux d'erreur binaire. Border Gateways. Nœud passerelle permettant de relier un réseau GPRS à un réseau fédérateur interconnectant différents réseaux GPRS (équipement non spécifié par les recommandations GSM). Border Gateway Control Function (IMS) Barring of Incoming Calls when Roaming outside the home PLMN country. Service supplémentaire interdisant à un abonné de recevoir des appels lorsqu'il se trouve hors de son PLMN d'origine. Block Erasure Rate. Proportion de blocs non reçus. Barring of Outgoing International Calls. Service supplémentaire interdisant à un abonné d'envoyer des appels internationaux. Barring of Outgoing International Calls except those directed to the Home PLMN. Service supplémentaire interdisant à un abonné d'envoyer des appels internationaux sauf vers son PLMN d'origine. Binary Phase Shift Keying Processus, couplé avec DTX, consistant à transmettre à débit réduit les caractéristiques du bruit de fond lorsque l'interlocuteur est silencieux. Base Station. Station de base. Ensemble d'émetteurs-récepteurs qui couvrent une cellule. Terme générique utilisé quand on ne veut pas s'attacher au découpage précis des fonctions. Ce terme n'est pas utilisé dans la norme GSM où l'on distingue BTS et BSC. Base Station Controller. Contrôleur de station de base. Cet équipement commande une ou plusieurs BTS et gère la ressource radio (allocation de canal pour un appel, décision du hand-over). 221

Glossaire GSM 3 BSIC BSS BSSAP BSSAP+ BSSGP BSSMAP BSSOMAP BTS BTSM Burst C/I C/N CAA CAMEL Camped Code de couleur permettant de distinguer deux BTS utilisant la même fréquence de voie balise. Le BSIC est utilisé pour déterminer la séquence d'apprentissage sur les canaux dédiés. Base Station Subsystem. Sous-système radio composé d'un BSC et d'une BTS. Un BSS désigne en général un BSC et les BTS qui en dépendent. On peut utiliser ce terme lorsqu'on ne s'attache pas au découpage précis des fonctions entre BTS et BSC. BSS Application Part. Le BSSAP désigne une partie de la couche réseau sur le BSC et le MSC. Il comprend le BSSMAP et DTAP. BSS Application Part + (GPRS). Protocole entre SGSN et MSC/VLR permettant principalement une gestion coordonnée de la localisation entre GPRS et GSM-circuit. BSS GPRS Protocol (GPRS). Protocole entre le BSS et le SGSN assurant un rôle similaire à BSSAP. BSS Management Application Part. Le protocole BSSMAP régit le dialogue BSC- MSC pour tous les messages ayant trait à la gestion de la ressource radio. BSS Operation and Maintenance Application Part. Protocole entre le BSC et le MSC gérant les dialogues d'administration du réseau. Base Transceiver Station. Équipement composé des émetteurs/récepteurs radio et constituant l'interface entre le BSC et les mobiles. BTS Management. Entité de niveau réseau permettant l'échange, entre la BTS et le BSC, des messages de gestion de la BTS. Élément de signal transmis par un équipement à l'intérieur d'un slot en TDMA. La durée du burst normal GSM est 148 bits soit 148*3/812500s=546µs. La durée d'un burst d'accès est 88 bits soit 88*3/812500=325µs. Carrier to Interference ratio. Rapport porteuse sur interférence. C désigne la puissance du signal utile (porteuse) et I désigne l'ensemble des interférences, souvent considéré comme réduit à l'interférence co-canal. Carrier to Noise ratio. Rapport porteuse sur bruit. Commutateur à Autonomie d'acheminement. Terme désignant, dans le réseau téléphonique de France Télécom, les commutateurs sur lesquelles sont reliés les abonnés. Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic. Spécification de mécanismes, basés sur les réseaux intelligents, pour permettre à un opérateur d'offir des services spécifiques à un abonné même lorsqu'il n'est pas dans son réseau d'origine. Calé sur une cellule. État d'un mobile qui écoute périodiquement la voie balise d'une cellule qu'il a précédemment sélectionné ou resélectionné. Suite de slots dédiés à une fonction particulière. Canal logique Canal physique duplex Paire de canaux physiques simplex, l'un sur la voie montante l'autre sur la voie descendante. Canal physique simplex Canal formé par un numéro de slot dans la trame TDMA sur une fréquence donnée ou une séquence de fréquences. On distingue les canaux physiques plein-débit (1 slot par trame TDMA) des canaux physiques demi-débit (1 slot toutes les 2 trames TDMA). CBCH Cell Broadcast CHannel. Canal de diffusion de messages courts. CC CC CCBS CCCH Call Control. Partie de la couche CM (couche 3) présente dans la MS et le MSC qui s'occupe du traitement des appels. Country Code. Code de pays dans le plan E164 de l'uit (33 pour la France). Le code CC est inclus dans le numéro MSISDN d'un abonné. Completion of Calls to Busy Subscriber. Rappel automatique du demandeur lorsque le demandé est occupé (offert en général par les PABX). Common Control CHannel. Canal de contrôle commun. Le CCH comprend les canaux PCH, AGCH, CBCH et le canal RACH. 222

4 Glossaire GSM CCIR CCITT n 7 CCITT CCS7 CCSA CCU CD CDMA CDMA2000 Cellule CEPT CFB CFCCH CFNRc CFNRy CFU Chiffrement CI CIR CLIP CLIR CM CN Codec COLP COLR Coupleur CRC CS CSCF CSD Le défunt Comité Consultatif International des Radiocommunications. Voir SS7 Le défunt Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphonique. Common Channel Signalling System Number 7. Voir SS7 China Communications Standards Association. Channel Codec Unit (GPRS). Partie de la BTS qui gère principalement la couche physique : entrelacement et codage correcteur d erreur. Call Deflection. Redirection d un appel reçu vers un tiers pendant la phase de sonnerie. Code Division Multiple Access (=AMRC). Méthode d'accès à répartition par les codes. Radio Interface based on CDMA (from north America) Ensemble des points où le mobile peut dialoguer avec une station de base donnée avec une qualité suffisante. Conférence Européenne des Postes et Télécommunications. Call Forwarding on mobile subscriber Busy. Renvoi d'appel lorsque le poste demandé est occupé. Compact Frequency Correction CHannel (EDGE Compact). Equivalent du FCCH sur une structure particulière de multitrame. Call Forwarding on mobile subscriber Not Reachable. Service supplémentaire de renvoi d'appel lorsque le mobile demandé est non accessible (éteint, hors couverture ou en cas de surcharge des ressources radio). Call Forwarding on No Reply. Service supplémentaire de renvoi d'appel lorsque le demandé est appelé mais que l'abonné ne décroche pas au bout d'un certain temps. Call Forwarding Unconditional. Renvoi d'appel systématique. Processus permettant de coder les informations transmises de façon à ce qu'elles ne soient compréhensibles que par une entité disposant d'une clé de déchiffrement. Cell Identity. Identité de cellule diffusée par la BTS sur le BCCH. Carrier to Interference Ratio. Voir C/I. Calling Line Identification Presentation. Service supplémentaire d'indication du numéro de l'appelant lors d'un appel. Calling Line Identification Restriction. Service supplémentaire permettant à l'appelant d'empêcher l'affichage de son numéro sur le poste de l'appelé (non disponible pour les appels d'urgence et les messages courts). Connection Management. Constitue une partie de la couche 3 de la pile de protocoles entre la MS et le MSC. Core Network. Réseau cœur dans un réseau mobile (par opposition au réseau d accès) COdeur DECodeur. Circuit réalisant la conversion d'un signal analogique de parole en une suite de données numériques et réciproquement. COnnected Line identification Presentation. Service supplémentaire permettant à l'appelant de connaître le numéro du poste en communication (permet de savoir si l'appelé a renvoyé ses appels vers un autre poste). COnnected Line identification Restriction. Service supplémentaire permettant à un poste en communication d'empêcher l'affichage de son numéro sur le poste appelant. Dispositif permettant de combiner plusieurs signaux sur un même support. Cyclic Redundant Control. Code correcteur ou détecteur d'erreur consistant à rajouter à l'information transmise une redondance obtenue par division polynomiale. Circuit Switched Call Session Control Function Circuit Switched Data 223

Glossaire GSM 5 CSE Camel Service Environment. Point de commande de service d'un réseau GSM qui fournit un service spécifique à un opérateur. CSI Camel Subscriber Information. Information liée à un abonné donné spécifiant le service spécifique offert et l'appellation globale du CSE fournissant le service. CS-i Coding Scheme (GPRS). Un des 4 schémas de codage possibles sur l interface radio. Le schéma CS-1 correspond à la transmission de la signalisation à la fois pour GSMcircuit et pour GPRS. CTI Centre de Transit International. Commutateur réalisant l'interface entre le RTCP national et les réseaux téléphoniques étrangers. CTS Cordless Telephony System. Système de téléphonie sans fils réutilisant l interface radio de GSM. CUG Closed User Group. Service supplémentaire de restriction d'appels au sein d'un groupe d'abonnés. CW Call Waiting. Service supplémentaire, lié au double appel, permettant d'indiquer à un abonné en communication de l'arrivée d'un appel et de le mettre en instance (voir aussi HOLD). dbd db dipôle. Unité servant à exprimer le gain d'une antenne par rapport à un dipôle simple. Le gain en dbd est égal au gain en dbi diminué de 2,15 db. dbi db isotrope. Unité servant à exprimer le gain d'une antenne par rapport à une antenne isotrope idéale. DCA Dynamic Channel Allocation. Technique d'allocation dynamique des canaux entre les stations de base (dans GSM l'allocation des canaux aux BTS est généralement fixe). DCCH Dedicated Control Channel (logical channel in UMTS) DCH Dedicated Channel (transport channel in UMTS) DCS 1800 Digital Communication System DCS 1800 Digital Communication System 1800. Système GSM dans la bande 1710 à 1785 MHz (voie montante) et 1805 à 1880 MHz (voie descendante). DECT Digital Enhanced Cordless Telecommunications Distance de réutilisation La plus petite distance entre stations de base qui utilisent la même fréquence. DLCI Data Link Connection Identification. Dans GSM, le DLCI est présent dans les messages DTAP entre BSC et MSC pour indiquer le SAPI utilisé sur la voie radio au niveau 2. Downlink Voir Voie descendante. Down-tilt voir Tilt. DTAP Direct Transfer Application Part. Entité présente dans le BSC et le MSC permettant de rendre transparent le BSC aux messages transférés entre la MS et le MSC. DTCH Dedicated Trafic Channel (logical channel) DTMF Dual Tone Multiple Frequency. Voir Q23. DTX Discontinuous Transmission. Processus consistant à suspendre la transmission (ou à transmettre seulement quelques trames) lorsque l'interlocuteur est silencieux. Duplexeur Diplexer ou Duplexer. Dispositif de filtrage permettant d'utiliser une même antenne simultanément pour l'émission et la réception. EA Early Assignment. Principe consistant à allouer le canal de trafic TCH pour une communication lorsque l'appel peut être traité par le réseau fixe. E c /N 0 Rapport entre l'énergie par bit modulé et la densité spectrale de bruit (équivalent à C/N). Ecart duplex Différence de fréquence en FDD entre la voie montante et la voie descendante. Cet écart est constant pour une bande donnée (45 MHz en 900MHz, 95 en 1800 MHz). ECSD Enhanced Circuit Switched Data (EDGE). Transmission de données en mode circuit utilisant la 8-PSK et permettant d obtenir un débit de 43,2 kbit/s (maximum) sur un seul canal physique. 224

6 Glossaire GSM EDGE EDGE EFR EGPRS Enhanced Data rate for the Global Evolution Enhanced Data rates for the GSM Evolution. Evolution de GSM qui permet une augmentation des débits grâce à l utilisation d une modulation de phase à 8 états. Enhanced Full Speech Rate. Codeur de parole à environ 13 kbit/s spécifié dans les recommandations GSM qui permet une meilleure qualité vocale. Enhanced General Packet Radio Service (EDGE). Evolution de GPRS qui combine l utilisation des modulations GMSK et 8-PSK. E-GSM Extended GSM. Désigne un système GSM utilisant la bande étendue 880-915 et 925-960 MHz. EIR Equipment Identity Register. Base de données où sont stockées les identités des terminaux mobiles (elle permet par exemple d'établir des listes noires contenant les numéros des terminaux volés). EIRP Effective Isotropic Radiated Power. Voir PIRE. Entrelacement Principe consistant à étaler la transmission des symboles codés dans le temps pour améliorer les performances de la correction d'erreur. Erlang Unité de mesure de l intensité du trafic sur un ensemble de voies. Elle représente la moyenne des voies de transmission utilisées pendant l heure chargée. ERP Effective Radiated Power. Voir PAR. ETCD Equipement de Terminaison du Circuit de Données. Terme générique désignant l'équipement mettant les données sous la forme d'un signal adapté au support de transmission dans un circuit de données. Un ETCD est couramment appelé modem. E-TCH Enhanced Traffic CHannel (EDGE). Canal de trafic de données utilisant la 8-PSK et permettant d obtenir un débit de 28,8, 32 ou 43,2 kbit/s. ETSI European Telecommunication Standards Institute. Institut chargé notamment de normaliser le GSM. Il est basé à Sophia-Antipolis (France). ETTD Equipement Terminal de Traitement de Données. Terme générique désignant l'équipement générant et recevant des données dans un circuit de données. FACCH Fast Associated Control Channel. Canal de contrôle associé rapide utilisé en particulier lors du hand-over et qui est obtenu par vol de trames du canal TCH. Faisceau Ensemble de circuits entre deux équipements. Par défaut en contexte téléphonique, un faisceau désigne l'ensemble des circuits téléphoniques (de parole) entre deux centraux passant par le même trajet géographique. FCCH Frequency Correction Channel. Canal permettant à un mobile de se caler sur la fréquence nominale de la station de base. FDD Frequency Division Duplex. Séparation des voies montantes et descendantes par transmission sur des fréquences différentes. FDMA Frequency Division Multiple Access (cf. AMRF). Accès multiple à répartition dans les fréquences. FEC Forward Error Correction. Mise en oeuvre d'un mécanisme de correction d'erreur utilisant la redondance sur les informations transmises. FER Frame Erasure Rate. Taux de trames rejetées (effacées) après détection d'erreurs. FH Frequency Hopping. Saut de fréquence. Voir SFH. FN Frame Number. Numéro de la trame courante dans l'hypertrame défini pour une BTS et variant de 0 à 2 715 647. fractional loading Technique consistant à limiter la charge moyenne sur les fréquences d une cellule, ce qui permet d utiliser des très petites tailles de motif. Cette technique nécessite le saut de fréquence. FTP File Transfer Protocol. Protocole applicatif de transfert de fichier fonctionnant typiquement au-dessus de TCP/IP dans un environnement Unix. Gain d'une antenne Rapport entre la puissance maximale rayonnée par une antenne et la puissance rayonnée par une antenne de référence alimentée par la même énergie. L'antenne de 225

Glossaire GSM 7 référence est soit une antenne isotrope (cas le plus fréquent), soit un dipôle élémentaire. GCC Group Call Control. Appel d un groupe d abonnés (service pour les réseaux d entreprise radio). GERAN GSM/EDGE Radio Access Network. Réseau d accès basé sur GSM et EDGE permettant l accès à un réseau cœur GSM ou UMTS (paquet ou circuit). GGSN Gateway GPRS Support Node. Nœud passerelle GPRS. Routeur relié à un ou plusieurs réseaux de données et qui réalise l'interface avec ceux-ci. GMM GPRS Mobility Management (GPRS). Sous-couche de niveau 3 entre la MS et le SGSN qui gère l itinérance et la sécurité. Elle fait partie du plan de signalisation GPRS. GMSC Gateway MSC. MSC passerelle réalisant l'interface entre le PLMN et le RTCP pour les appels à destination d'un mobile. GMSK Gaussian Minimum Shift Keying. Modulation MSK d'un signal NRZ passé dans un filtre gaussien avant le VCO. La modulation GMSK est utilisée dans GSM à une rapidité de 812500/3 = 270 833 bauds. GPRS General Packet Radio Service. Service de transmission de données basé sur GSM par paquets y compris sur la voie radio. Par extension, éléments du réseau assurant ce service. GSM 450 Système GSM dans la bande 450,4 à 457,6 MHz (voie montante) et 460,4 à 467,6 MHz (voie descendante). GSM 480 Système GSM dans la bande 478,8 à 486 MHz (voie montante) et 488,8 à 496 MHz (voie descendante). GSM 850 Système GSM dans la bande 824 à 849 MHz (voie montante) et 869 à 894 MHz (voie descendante). GSM Global System for Mobile communications (appelé initialement Groupe Spécial Mobile). Nom du standard européen du système radio cellulaire numérique. GSMS GPRS Short Message Service (GPRS). Sous-couche de niveau 3 qui gère l échange de messages courts GPRS entre la MS et le SGSN. Elle fait partie du plan de signalisation GPRS. GTP GPRS Tunnel Protocol. Protocole au-dessus de TCP/IP ou UDP/IP qui permet l encapsulation de paquets de données (i.e. PDU PDP) dans des datagrammes IP et l échange de la signalisation entre SGSN et GGSN. Hand-over Mécanisme grâce auquel un mobile peut transférer sa connexion d'une station de base vers une autre (hand-over inter station de base) ou d'un canal radio vers un autre (hand-over intra station de base). On l'appelle également Transfert automatique inter/intra cellulaire ou Handoff (aux Etats-Unis). HARQ Hybrid Automatic ReQuest. Protocole de liaison de données consistant à retransmettre les blocs mal reçus par le récepteur mais où le récepteur garde en mémoire les blocs mal reçus et combine les retransmissions pour améliorer les performance de décodage. HCS Header Check Sequence (EDGE). Redondance de contrôle calculée seulement sur l en-tête MAC-RLC. HCS Hierarchical Cell Structure. Réseau cellulaire combinant sur une même zone des microcellules et des macrocellules qui sont gérées de façon coordonnée. HLR Home Location Register. Enregistreur de localisation nominal. Base de données contenant les profils et les localisations grossières d'abonnés d'un réseau. HN Home Network HOLD Call hold. Service supplémentaire, lié au double appel, permettant de suspendre une communication, par exemple pour prendre un appel en instance, et de la reprendre ensuite (voir aussi CW). 226

8 Glossaire GSM HPLMN Home PLMN. En référence à un abonné particulier, le HPLMN désigne le PLMN pour lequel il a souscrit sont abonnement. HSCSD High Speed Circuit Switched Data. Service permettant, par l'allocation de plus d'un slot par trame TDMA à un abonné de transmettre des données en mode circuit de 19,2 à 64 kbit/s dans GSM (non disponible en 97). HSDPA High Speed Data Packet HSDPA High-Speed Downlink Packet Access HSN Hopping Sequence Number. Nombre entier (de 0 à 63) servant à la définition de la séquence de saut de fréquence. Si HSN=0, le saut est cyclique. Pour deux BTS utilisant les mêmes fréquences, on choisira des HSN différents. HSS Home Susbcriber Server. Terme utilise en 3G et 4G pour designer l ensemble HLR+AuC. HSUPA High-Speed Uplink Packet Access I-CSCF Interworking Call Session Control Function (IMS) IMEI International Mobile Équipement Identity. Identité internationale spécifique d'un terminal. IMEISV International Mobile station Equipment Identity and Software Version Number. Identité internationale spécifique d'un terminal et contenant sa version de logiciel. IMS IP Multimedia System IMSI attach Processus par lequel un mobile signale au réseau sa mise sous tension (i.e. qu'il est prêt à recevoir des appels) après s'être "détaché" lors de la mise hors tension. IMSI detach Processus par lequel un mobile signale par un message explicite sa mise hors tension afin d'éviter au réseau de diffuser des appels inutilement en sa direction. IMSI International Mobile Subscriber Identity. Identité internationale d'un abonné inscrite dans la carte SIM et conforme au plan E212. IMT-2000 International Mobile Telecommunications-2000 IN Intelligent Network. Voir Réseau Intelligent. Inscription Voir mise à jour de localisation. IP Internet Protocol. Protocole de niveau réseau utilisé dans l'internet orienté sans connexion (principe du datagramme). IPLMN Interrogating PLMN. Pour un appel vers un mobile, le IPLMN désigne le réseau qui assure l'interrogation du HLR pour la localisation du demandé, c'est-à-dire le PLMN dans lequel se trouve le GMSC concerné par l'appel. IS95 Intermediate Standart 95. Norme US spécifiant une interface radio numérique pour les réseaux radiomobiles basée sur le CDMA. Cette norme spécifie principalement la couche physique. Elle présente une alternative technique au CDMA et pose un challenge à GSM. ISDN Integrated Services Digital Network. Réseau numérique à intégration de services. ISO International Standart Organisation. ISUP ISDN User Part. Protocole SS7 traitant l'application téléphonique. Itinérance Capacité pour un terminal d'être utilisable en tout point du réseau. Ce terme a tendance à désigner maintenant la capacité d'un abonné d'un réseau à utiliser un autre réseau pour lequel il n'a pas d'abonnement particulier. Itinéris Nom du service de radiotéléphonie public de France Télécom respectant la norme GSM. Iu Interface entre le RNC et le réseau cœur en 3G Iub Interface entre le Noeud B et le RNC en 3G. Iur Interface entre les RNC (elle permet le soft-handover) IWF InterWorking Function. Fonction du réseau (en général localisé dans le MSC) permettant de faire la conversion entre les formats de transmission GSM et les formats de transmission du réseau téléphonique pour la transmission de données. 227

Glossaire GSM 9 Kc Ki L2RBOP L2RCOP LA LAC LAI LAN LAPD LAPDm LCS LLC LMU LTE MAC MAC Macrocellule MAIO MAP MBMS MCC MCS ME Clé de chiffrement calculée à partir de la clé Ki et du nombre aléatoire RAND transmis par le réseau. Clé d'authentification spécifique à chaque abonné et stocké dans la carte SIM et le centre d'authentification AUC. Layer 2 Relay Bit Oriented Protocol. Protocole permettant d'échanger entre le mobile et l'iwf un flux binaire sur la jonction ETTD-MS dans des trames RLP (mode non transparent). Layer 2 Relay Character Oriented Protocol. Protocole permettant d'échanger entre le mobile et l'iwf des caractères transmis en asynchrone sur la jonction ETTD-MS dans des trames RLP (mode non transparent). Location Area. Voir Zone de localisation. Location Area Code. Code d'une zone de localisation au sein d'un réseau donné. Location Area Identification. Identification d'une zone de localisation dans le monde. Il contient le code de pays MCC et le code de l'opérateur MNC. Local Area Network. Link Access Protocol on the D channel. Protocole de liaison de données utilisé dans le RNIS. Link Access Protocol on the Dm channel. Protocole de liaison de données utilisé sur les canaux radio de signalisation et les canaux de contrôles associés. Location Services. Service de localisation géographique d un mobile en veille ou en cours de communication, défini suite aux exigences de la FCC dans la recommandation E911. La technique utilisée peut s appuyer sur des mesures des instants d arrivée d un signal émis par le mobile sur différents récepteurs, sur des mesures des différences de temps entre voies balises perçues et remontées par le mobile ou enfin sur l utilisation de GPS (Global Positioning System). Logical Link Control (GPRS). Protocole de liaison entre la MS et le SGSN qui assure, entre autres, le chiffrement pour GPRS. Location Management Unit. Centre de mesure (qui peut être intégré matériellement dans une BTS) pour le service de localisation géographique. Long Term Evolution Message Authentication Code (contexte sécurité). Champ de redondance calculé l émission à partir des données utiles d un message et d une clé qui permet de contrôler à la réception que le message n a pas été modifié par un tiers (contrôle d intégrité). Medium Access Control. Terme général désignant la couche qui gère le partage d un support de transmission entre différentes stations. Dans GPRS, la couche MAC se trouve entre la MS et le BSS. Cellule dont le rayon est supérieur au kilomètre. Mobile Allocation Index Offset. Valeur de décalage permettant de spécifier le canal physique sur un canal avec saut de fréquence. Pour un slot utilisant un ensemble de N fréquences, les N canaux correspondent aux valeurs MAIO de 0 à N 1. Mobile Application Part. Protocole utilisateur, basé sur le SS7, qui gère les dialogues entre les équipements du NSS. Multimedia Broadcast Multicast System Mobile Country Code. Code de pays dans le plan E212 de l'uit (208 pour la France). Un champ MCC est présent dans le LAI et l'imsi. Modulation and Coding Scheme (EDGE). Un des 9 schémas de modulation et codage possibles sur l interface radio. Le schéma MCS-1, basé sur la GMSK, est utilisé pour la transmission de la signalisation. Le schéma MCS-9, basé sur la 8-PSK et peu de redondance, permet un débit utilisateur instantané de 59,2 kbit/s. Mobile Equipment (ME=MT+TE) 228

10 Glossaire GSM MExe Mobile Station Application Execution Environment. Environnement d exécution standardisé permettant de développer des applications indépendamment du mobile utilisé. MGCF Media Gateway Control Function (IMS) MGW Media Gateway (IMS) MIC Modulation par impulsion et Codage. Par abus de langage, le terme de liaisons MIC désigne les liaisons numériques composées d'un ensemble de voies à 64 kbit/s multiplexées temporellement. Microcellule Cellule dont le rayon est de quelques centaines de mètres. MIMO Multiple Input Multiple Output Mise à jour de localisation Procédure permettant au mobile de signaler au réseau sa position (lorsque le terminal est mis sous tension ou lorsqu'il change de zone de localisation). MLC Mobile Location Centre. Centre de localisation géographique d un mobile. MM Mobility Management. Partie de la couche réseau présente dans la MS et le MSC qui gère les aspects itinérance et sécurité. MMS Multimedia Messaging Service MNC Mobile Network Code. Indicatif d'un PLMN au sein d'un pays (01 pour Itinéris). Ce champ est présent dans l'imsi et le LAI. MNP Mobile Number Portability. Portabilité du numéro qui permet à un abonné PCS 1900 de s abonner à un autre opérateur en Amérique du Nord tout en gardant son numéro (mais avec changement de l IMSI). Mobile Voir MS. Motif (de réutilisation) Dans un pavage régulier de cellules, groupe de cellules utilisant des fréquences différentes dont la structure est répétée périodiquement. MoU Memorandum of Understanding. Terme désignant de façon générale un protocole d'accord. Le MOU GSM est devenu une instance de coordination entre opérateurs GSM/DCS et administrations. MPTY MultiParTY. Service supplémentaire permettant d'établir une communication avec plus d'un abonné. MS Mobile Station. Terminal GSM muni du carte SIM et susceptible de fonctionner sur un réseau. MSC Mobile-services Switching Centre. Commutateur fixe adapté à GSM qui permet de gérer les appels départs et arrivées. MSIN Mobile Subscriber Identification Number. Numéro de l'abonné mobile à l'intérieur de son PLMN. Un champ MSIN est présent dans le MSISDN. MSISDN Mobile Station ISDN Number. Numéro international d'un abonné mobile conforme au plan E164 de l'uit et connu de l'usager. MSK Minimum Shift Keying. Une modulation de fréquence binaire à phase continue. MSP Multiple Subscriber Profile. Service supplémentaire permettant de disposer de plusieurs profils utilisateurs associés à la même carte SIM et au même IMSI mais à différents MSISDN. MSRN Mobile Station Roaming Number. Numéro E164 alloué temporairement, permettant par un appel téléphonique ordinaire de réaliser l'acheminement vers le MSC où se trouve l'abonné mobile demandé. MSS Mobile Satellite Service MT Mobile Termination. Partie de la station mobile qui comprend l'ensemble des fonctions de transmission hormis les fonctions d'adaptation (dans le contexte des services support de transmission de données). L'ensemble TAF et MT forme la station mobile MS. 229

Glossaire GSM 11 MTP Multitrame NAS NCC NDC NMC Node B NSAPI NSS NT (Mode NT) O&M OACSU OFDM OMC Omnidirectionnelle OSA OSI OSS OVSF PABX PACCH PAD PAGCH Paging PAR Message Transfer Part. Ensemble des protocoles des 3 couches basses du SS7 permettant de disposer d'un réseau téléphonique national dédié à la signalisation, basé sur le principe du datagramme. Multitrame GSM sur la voie radio : suite de 26 ou 51 trames occupant la même position dans des trames TDMA successives sur lesquels sont définis les différents canaux logiques. Non Access Stratum Ensemble des dialogues «directs» entre le terminal et le réseau cœur pour l établissement des services. Les messages de type NAS ne sont par interprétés par le réseau d accès (i.e. un BSC, un nodeb, une BTS, un RNC) Network (PLMN) Colour Code. Champ de 3 bits du code de couleur BSIC. Il permet d'assurer que, sur les zones frontalières, deux opérateurs différents ont des BSIC différents. National Destination Code. Détermine le PLMN dans le pays. Network Management Centre. Système d'administration générale d'un PLMN. équivalent de la BTS mais un seul noeud B en tri-sectorisation Network Service Access Point Identifier (GPRS). Le point d accès au service de niveau réseau identifie, localement entre la MS et le SGSN, une entité réseau (IP, X.25, ) qui utilise SNDCP. Network Sub-System. Sous-réseau fixe d'un réseau GSM comportant principalement des bases de données HLR et VLR et des commutateurs mobiles MSC. Non Transparent. Mode de transmission de données dans lequel les données sont transmises avec un codage correcteur sur la voie radio et pour lequel le protocole de liaison de données RLP est mis en œuvre au sein du BSS. Operations & Maintenance Off-Air Call Set Up. Technique qui consiste à réserver le canal radio TCH nécessaire à une communication le plus tard possible. Orthogonal Frequency Division Multiplexing Operation and Maintenance Centre. Centre d'administration, en général associé à un sous-système particulier (par exemple un BSS). Se dit d'une antenne dont le rayonnement est isotrope dans le plan horizontal. Open Service Access Open System Interconnection. Modèle d'interconnexion des systèmes ouverts où l'ensemble des actions permettant de faire coopérer plusieurs équipements informatiques, est structuré en couches correspondant à des niveaux de détails différents. Operation Support System. Sous-système d'administration englobant l'ensemble des équipements d'administration (EIR, AUC, OMC). Orthogonal Variable Spreading Factor. Code d étalement utilise sur la voie descendante de l UMTS pour séparer plusieurs utilisateurs dans la même station de base. On peut combiner des codes de longueurs différents tout en gardant l orthogonalité, ce qui permet de combiner des débit différents. Private Automatic Branch exchange. Autocommutateur privé. Packet Associated Control Channel (GPRS). Canal logique de contrôle utilisé principalement pour les acquittements MAC/RLC et les changements de configuration (contrôle de puissance, réallocation, ) lorsqu un TBF est actif. Packet Assembler Disassembler. Voir ADP. Packet Access Grant Channel (GPRS). Canal logique similaire à l AGCH. Technique consistant à diffuser un appel sur l'ensemble de la zone où est susceptible de se trouver le mobile demandé. Puissance Apparente Rayonnée (en anglais ERP). En l'absence d'indication explicite de direction, la PAR d'une antenne A désigne la puissance qu'il faudrait fournir à un 230

12 Glossaire GSM dipôle élémentaire pour obtenir le même champ que celui rayonné par A dans la direction maximale (PAR=PIRE 2,15 db). Path Loss Voir Affaiblissement de parcours. PBCCH Packet Broadcast Control Channel (GPRS). Canal logique similaire au BCCH. PCH Paging CHannel. Canal logique GSM supportant l'ensemble des appels en diffusion (paging). PCM Pulse Coded Modulation. Voir MIC. PCN Personal Communication Network. Terme employé pour désigner les futurs systèmes universels où on pourra communiquer partout et tout le temps. Au Royaume-Uni, ce terme désigne quelquefois les réseaux DCS1800. PCS 1900 Transposition de GSM aux bandes de fréquences disponibles en Amérique du Nord : 1850 à 1910 MHz (voie montante) et 1930 à 1990 MHz (voie descendante). PCS Personal Communication System. En Amérique du Nord, ce terme désigne les réseaux cellulaires dans la bande 1900 MHz (dont PCS 1900). PCS Point de Commande de Service. Équipement informatique sur lequel sont implantées les logiques de déroulement des services dans le concept de réseau intelligent. SCP est plus utilisé comme sigle. P-CSCF Proxy Call Session Control Function PCU Packet Control Unit (GPRS). Equipement placé entre la BTS et le SGSN qui gère principalement les couches RLC et LLC. Pdch Packet Data Channel. Canal physique configuré pour GPRS qui supporte une multitrame à 52 trames (soit 12 blocs) qui peut être utilisé pour différents canaux logiques. PDP Packet Data Protocol. Dans le contexte GPRS, désigne tout protocole réseau par paquets pour lequel GPRS offre une compatibilité. Par extension, PDP désigne aussi un réseau de données auquel le réseau GPRS est connecté. PDS Packet Data on Signalling channels service. Service support de transmission de courts paquets de données sur canal de signalisation. PDTCH Packet Data Transfert Channel (GPRS). Canal logique supportant la transmission de blocs MAC/RLC de données (qui peuvent être éventuellement des informations de contrôle des couches supérieures). PDU Protocol Data Unit. Unité de données de protocole : terme générique des réseaux désignant un ensemble structuré de données et d'éléments de contrôle utilisés pour un protocole. Une entité de niveau N reçoit un ou plusieurs SDU de niveau N de l'entité supérieur et crée un ou plusieurs PDU de niveau N. Les PDU de niveau N sont échangées entre entités de niveau N. P-GSM Primary GSM. Désigne un système GSM utilisant seulement la bande définie à l'origine : 890-915 et 935-960 MHz. Par défaut, les systèmes GSM sont P-GSM. PIRE Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente (en anglais EIRP). En l'absence d'indication explicite de direction, la PIRE désigne la puissance maximale rayonnée dans la direction principale de l'antenne. PLMN Public Land Mobile Network. Réseau GSM opéré par un opérateur particulier sur un territoire. Porteuse Fréquence sur laquelle est transmise un signal modulé. Les porteuses GSM sont espacées de 200kHz. PPCH Packet Paging Access Channel (GPRS). Canal logique similaire au PCH. PRACH Packet Random Access Channel (GPRS). Canal logique similaire au RACH. Profil d'abonné Nous avons employé ce terme pour désigner la liste des caractéristiques d'abonnement d'un abonné particulier. Le profil se trouve dans le HLR et il est recopié dans le VLR. PS Packet Switched PS Point Sémaphore. Élément d'un réseau agissant comme source et puits de signalisation SS7. 231

Glossaire GSM 13 PSK Phase Shift Keying. Modulation de phase à plusieurs états. Dans EDGE, on utilise la 8-PSK qui comprend 2 8 états de phase et permet de transmettre 3 bits pendant une durée symbole. PSPDN Packet Switched Public Data Network. Réseau public à commutation de paquets. PSTN Public Switched Telephone Network. (=RTC) PTCCH Packet Timing Control Channel (GPRS). Canal logique de contrôle utilisé pour la gestion de l avance en temps lorsqu un TBF est actif. PTM-G Point-To-Multipoint Group PTM-G Point-To-Multipoint Group (GPRS). Service de transfert de données à un groupe d abonnés bien définis (non disponible en GPRS phase 1). PTM-M Point-To-Multipoint Multicast PTM-M Point-To-Multipoint Multicast (GPRS). Service de transfert de données à un ensemble d abonnés quelconques ou appartenant à une zone géographique (non disponible en GPRS phase 1). P-TMSI Packet Temporary Mobile Subscriber Identity (GPRS). Identité temporaire similaire au TMSI mais sur une plage de valeur spécifique. PTP Point-To-Point (GPRS). Service de transfert de données d un équipement unique à un autre équipement unique. PTP-CLNS PTP ConnectionLess Network Service (GPRS). Service de transfert de données point à point sans connexion. PTP-CONS PTP Connection Oriented Network Service (GPRS). Service de transfert de données point à point avec connexion. PTS Point de Transfert de Signalisation. Fonction de commutation des messages de signalisation SS7 au sein d'un réseau sémaphore international. Cette fonction peut être remplie par un matériel dédié, qu'on appelle PTS, ou par un Point Sémaphore. PTT Push-to-talk Q23 Système de signalisation analogique, définie dans la recommandation UIT Q.23, entre un poste téléphonique et son central de rattachement, appelé aussi DTMF ou signalisation à fréquence vocale. QAM Quaternary Amplitude Modulation QoS Quality of Service QPSK Quaternary Phase Shift Keying RA Rate Adaptation. Fonction d'adaptation utilisé dans l ancien système de transmission de données circuit de GSM (CSD). RA Routing Area. Sous-ensemble d une zone de localisation utilisé dans GPRS. RAB Radio Access Bearer RACH Random Access CHannel. Canal de contrôle partagé par un ensemble de mobiles et leur permettant de se signaler au réseau pour demander un service particulier (possibilité de contention). RAN Radio Access Network RAND Nombre aléatoire émis par le réseau vers la MS pour l'authentification et le chiffrement. RBER Residual Bit Error Rate. Taux d'erreur résiduel après corrections éventuelles. Réseau Intelligent Principe consistant à séparer les mécanismes de bases communs à tous les services des procédures spécifiques à chaque service dans le réseau téléphonique et à les implanter sur des équipements différents. Réseau Des arcs et des nœuds! RF Radio Frequency. RFN Reduced Frame Number. Champs transmis sur le SCH et permettant de calculer le numéro de trame FN. 232

14 Glossaire GSM R-GSM RLC RNC RNIS Roaming RPE-LTP RR' RR RSSI RTC RTCP RXLEV RXQUAL SA SACCH SAPI SC SCCP SC-FDMA SCH SCP S-CSCF SDCCH SDMA Railways Global System for Mobile communications. Adaptation de GSM pour les chemins de fer européens utilisant la bande 876-880 MHz (voie montante) et 921-925 MHz (voie descendante). Radio Link Control (GPRS). Protocole de liaison entre la MS et le BSS qui assure une liaison de données. La couche RLC peut apporter une fiabilisation de la liaison radio. Radio Network Controller Réseau Numérique à Intégration de Service. Voir Itinérance. Regular Pulse Excitation - Long Term Prediction - linear predictive coder. Processus de codage de parole dans lequel le conduit vocal est modélisé comme un filtre linéaire qui est excité par une succession régulière d'impulsions. Entité de niveau réseau de gestion de la ressource radio présente dans la BTS (fonctions très réduites). Radio Resource management. Partie de la couche réseau présente dans la MS et le BSC (et partiellement dans la BTS) qui gère la ressource radio (allocation de canal, hand-over et chiffrement). Received Signal Strength Indication (ou Indicator). Mesure quantitative, effectuée par un récepteur, du niveau de champ reçu sur un canal. Réseau Téléphonique Commuté (=RTCP=PSTN). Réseau Téléphonique Commuté Public (=RTC=PSTN). Mesure RSSI du champ reçu, effectuée par le mobile et codée sur 6 bits par pas de 1dB (0-110dBm). Mesure codée sur 3 bits de la qualité du signal reçu par estimation du taux d'erreurs bit BER permettant d'apprécier le C/I (RXQUAL a la valeur 0 pour BER<0,2%, 1 pour 0,2%<BER<0,4%, 7 pour BER>12,8%). Service and System Aspects Slow Associated Control CHannel. Canal de contrôle lent associé à tout canal dédié permettant d'en effectuer la supervision (contrôle de puissance, gestion TA, remontée de mesures). Service Access Point Identifier. Identification du point d accès utilisé entre 2 couches (terme général). Dans GSM-circuit, le SAPI identifie, dans une trame LAPD (ou LAPDm) de niveau 2, l entité utilisatrice de niveau 3. Dans GPRS, le SAPI identifie, dans une trame LLC, l entité SNDCP ou l entité de niveau 3 (plan de signalisation) utilisatrice. Service Centre. Serveur de messages courts relié à un réseau GSM. Signalling Connection Control Part. Protocole SS7 gérant l'interconnexion de réseaux sémaphores (SCCP permet de disposer d'un réseau sémaphore mondial) et offrant un service sans ou avec connexion. Single Carrier Frequency Division Multiple Access Synchronisation CHannel. Canal de synchronisation dont les bursts, difusés par la BTS, ont une longue séquence d'apprentissage et qui permet au mobile de se synchroniser sur la BTS. Service Control Point. Voir PCS, Point de Commande de Service. Serving Call Session Control Function Stand Alone Dedicated Control CHannel. Canal de signalisation dédié, pendant une durée limitée, à un mobile. Spatial Division Multiple Access. Multiplexage dans lequel on peut mettre plusieurs communications dans la même cellule, sur le même intervalle de temps et la même fréquence, si les mobiles correspondants sont sur des azimuts très différents grâce à l utilisation de réseaux d antennes à la station de base. 233

Glossaire GSM 15 SDU Service Data Unit. Unité de données de service : terme générique des réseaux désignant des données échangées (virtuellement) entre entités de niveaux N et N+1 lors d une demande de service (voir aussi PDU). Séquence d'apprentissage Suite déterminée d'éléments binaires présents dans le burst qui possède des caractéristiques particulières d'auto-corrélation et qui permet au récepteur de se synchroniser sur l'émetteur et d'analyser la qualité du signal reçu (la séquence d'apprentissage du burst normal a une longueur de 26 bits). Services supplémentaires non structurés Services spécifiques offerts par un opérateur mais non définis dans la norme. Seuls les formats de base des messages et leur transport par le réseau sont définis. SFH Slow Frequency Hopping. Saut de fréquence lent. Processus par lequel l'émetteur et le récepteur changent de fréquence à chaque nouvelle trame TDMA. Un canal physique est alors un slot dans la trame TDMA sur une succession de fréquences. SFIR Spatial Filtering for Interference. Réduction des interférences par l utilisation de réseaux d antennes à la station de base. SFR Société Française de Radiotéléphone. Second opérateur français de téléphonie cellulaire. SGSN Serving GPRS Support Node. Nœud de service GPRS. Routeur relié à un ou plusieurs BSS qui gèrent les abonnés attachés au réseau GPRS dans les cellules correspondantes. SIM Subscriber Identity Module. Carte s'insérant dans un terminal GSM et contenant toutes les informations d'abonnement. SIM pro-active Carte SIM capable d'émettre des commandes vers un terminal GSM. SIP Session Initiation Protocol SIWF Shared Inter Working Function. Fonctions d adaptation situées à l extérieur du MSC faisant intervenir une nouvelle interface appelée K (MSC-SIWF). Un SIWF peut servir plusieurs MSCs. SLF Subscription Locator Function (IMS) Slot Intervalle de temps élémentaire en TDMA qui peut accueillir un burst. SM Session Management (GPRS). Sous-couche de niveau 3 entre la MS et le SGSN qui gère principalement l activation/désactivation du contexte PDP. Elle fait partie du plan de signalisation GPRS. SM-CP, Short-Message Control Protocol. Protocole de la couche CM qui permet le transfert de messages courts entre un mobile et le MSC en se protégeant contre les pertes liées à un changement de canal dédié. SMG Special Mobile Group. Groupe au sein de l'etsi poursuivant la normalisation du système GSM. SM-RP Short-Message Relay Protocol. Protocole entre le mobile et le MSC qui permet le relayage des messages courts jusqu'au SC. SMS Short Message Service. Service bidirectionnel de messages courts. Ce terme désigne également la sous-couche de la couche CM (niveau 3) qui gère le service dans la MS et le MSC. SMS-GMSC Short Message Service-Gateway MSC. Fonction passerelle sur le MSC utilisée pour la transmission des messages courts à destination du mobile. SMS-IWMSC Short Message Service-InterWorking MSC. Fonction de dialogue d'un MSC avec le serveur SC pour transmettre les messages courts émis par un mobile à ce serveur. SN Serving Network SN Subscriber Number. Champ du MSISDN attribué librement à l'abonné par l'opérateur. SNDCP Subnetwork Dependent Convergence Protocol (GPRS). Protocole entre le mobile et le SGSN, placé au-dessus LLC, qui permet d utiliser plusieurs protocoles réseaux différents et qui peut faire de la compression. 234

16 Glossaire GSM SoLSA Support of Localised Service Area. Définition de groupes de cellules (non nécessairement contiguës) dans lesquels certains abonnés disposent de services ou d une tarification spécifiques. SP Signalling Point Voir PS. SRES Signed Response. Résultat (32 bits) de l'authentification, calculée à partir du nombre aléatoire RAND en appliquant l'algorithme A3. SS Supplementary Services. Partie de la couche CM (couche 3) présente dans la MS et le MSC qui s'occupe des services supplémentaires (renvoi d'appel, double appel ). SS7 Signalisation sémaphore n 7. Système de signalisation normalisé par l'uit où une voie particulière est utilisée pour transporter la signalisation se rapportant à un ensemble de circuits ou indépendante de tout circuit. SSCS Sous-Système de Commande des Connexions Sémaphores (voir SCCP). SSGT Sous-Système de Gestion des Transactions. Voir TCAP. SSP Service Switching Point. Voir CAS. SSTM Sous-Système de Transfert de Messages. Voir MTP. SSUT Sous-Système Utilisateur Téléphonie. Nom générique des applicatifs téléphoniques non RNIS en SS7. SSUTR2 Sous-Système Utilisateur Téléphonie R2. Applicatif téléphonique basé sur le SS7 utilisé dans le réseau téléphonique français. STP Signalling Transfer Point. Voir PTS. SVN Software Version Number. Version du logiciel du terminal. T (Mode T) Transparent. Mode de transmission de données dans lequel les données sont transmises avec un codage correcteur sur la voie radio mais sans protocole de liaison de données au sein du BSS. T=0 Protocole, orienté caractère, permettant d'échanger des données entre un terminal et une carte à puce (carte SIM dans le contexte de GSM). TA Timing Advance. Mécanisme consistant, pour le mobile, à anticiper l'émission du burst pour qu'il soit reçu par la BTS à l'intérieur d'un slot, compte tenu du délai de propagation. Le sigle TA désigne aussi la valeur d'anticipation codée sur 6 bits qui est transmise au mobile par la BTS. Elle est exprimée en durée bit. Un bit correspond à 3,69 µs d'aller-retour, soit une distance BTS-MS d'environ 550 mètres. TAF Terminal Adaptation Function. Ensemble des fonctions permettant d'utiliser un terminal GSM comme s'il s'agissait d'un modem pour le réseau fixe. Elles comprennent principalement l'adaptation de débit et le protocole RLP. TAI Transfer Automatique Intercellulaire. Terme quelquefois utilisé pour désigner le hand-over. TBF Temporary Block Flow (GPRS). Flux de données entre un mobile et le SGSN. Un flux est actif tant que l émetteur a des données en mémoire à transmettre au niveau MAC/RLC mais il ne correspond pas nécessairement à une transmission effective. TCAP Transaction Capabilities Application Part. Protocole SS7 permettant de décomposer une transaction en succession d'opérations élémentaires (composants). TCAP comprend une partie transaction et une partie composant. TCH Traffic CHannels. Canal de trafic. On distingue les canaux de trafic écoulant de la voix plein débit (TCH/FS), de la voix demi-débit (TCH/HS), des données à 9600 b/s (TCH/F9.6), des données à 4800 b/s sur structure plein débit (TCH/F4.8), des données à 4800 b/s sur structure demi débit (TCH/H4.8), des données à un débit inférieur ou égal à 2400 b/s sur structure plein débit (TCH/F2.4) et sur structure demi débit (TCH/H2.4). TCP Transport Control Protocol. Protocole de transport orienté connexion permettant un échange fiable d une quantité quelconque de données entre 2 équipements (niveau 4 OSI) reliés par un ou plusieurs réseaux utilisant IP. 235

Glossaire GSM 17 TDD Time Division Duplex. Séparation des voies montantes et descendantes par transmission à des instants différents sur la même fréquence. TDMA Time Division Multiple Access. TE Terminal Equipment TEI Terminal Equipment Identity. Identité d'un terminal utilisé sur une liaison de données multipoint (niveau 2) dans le RNIS. Terminal Émetteur récepteur portatif, portable ou monté dans un véhicule susceptible de fonctionner sur un réseau GSM. TFI Temporary Flow Identifier (GPRS). Identificateur d un flux de données placé dans l en-tête de chaque bloc MAC/RLC de ce flux. Dans une cellule donnée, une valeur de TFI correspond à un flux unique. TFO Tandem Free Operation. Suppression du double transcodage de la parole (13 kbit/s 64 kbit/s et 64 kbit/s 13 kbit/s) en cas d appel mobile-mobile. Tilt Légère inclinaison de l'antenne de quelques degrés vers le bas permettant de bien couvrir le sol (appelé aussi Down-tilt). TLLI Temporary Link Layer Identity (GPRS). Identité temporaire qui identifie un mobile particulier pour le SGSN. Cette identité a souvent la même valeur que le P-TMSI. TMN Telecommunications Management Network. Architecture proposée par l'uit pour spécifier l'administration de réseaux. TMSI Temporary Mobile Station Identity. Identité temporaire attribué par le réseau à une MS et utilisée ensuite pour les transactions sur voie radio. Training Sequence Voir Séquence d'apprentissage. Trame TDMA Ensemble d'intervalles de temps répété périodiquement. La durée de la trame TDMA de GSM est 60/13 ms soit 4,615 ms. TRAU Transcoder / Rate Adaptor Unit. Equipment, souvent physiquement présent près du MSC mais fonctionnellement intégré au BSC, qui réalise la conversion 'parole numérisée à 13 kbit/s' <-> 'parole numérisée à 64 kbit/s' et une partie de l'adaptation de débit pour les données utilisateurs. TRX Matériel d'émission-réception permettant de gérer une fréquence GSM. TSG Technical Specification Groups TTA Telecommunications Technology Association (Corée) TTC Telecommunication Technology Committee (Japon) TTI Transmission Time Interval TU Typical Urbain. TUx désigne, pour un environnement urbain, un modèle de canal variable dans le temps qui dépend de la vitesse x du mobile (x en km/h, x=3, 50 ) (utilisé pour le test des récepteurs). UDP User Datagram Protocol. Protocole de niveau transport sans connexion qui peut être utilisé au-dessus de IP lorsque la couche réseau offre un service fiable ou lorsqu on n a pas besoin de fiabilité. UE User Equipment UIT Union Internationale des Télécommunications. UMTS Universal Mobile Telecommunication System Unstructured Supplementary Service Voir Services supplémentaires non structurés Uplink Voir Voie montante. USF Uplink Status Flag (GPRS). Indicateur présent dans les blocs descendants qui alloue le bloc montant suivant à un mobile particulier. USIM User Service Identity Module USSD Unstructured Supplementary Service Data. Données transportées par un réseau pour offrir des services supplémentaires non structurés. UTRA UMTS Terrestrial Radio Access 236

18 Glossaire GSM UTRAN UUS VCO VEA VLR VMSC Voie balise Voie descendante Voie montante VPLMN WCDMA WLAN xdsl Universal Terrestrial Access Network User-to-User Signalling. Service de transfert d information en utilisant la signalisation d usager à usager (dans les messages d appel, entre la prise en compte de l appel et le décroché ou enfin pendant la communication). Voltage Control Oscillator. Oscillateur dont la fréquence de sortie est fonction du niveau de la tension qui lui est appliquée. Very Early Assignment. Allocation d'un canal de trafic TCH pour une communication dès le début de la phase de signalisation. Visitor Location Register. Base de données, associée à un MSC (dans la pratique), qui contient, pour tous les abonnés présents dans le territoire desservi par le MSC, leur profil et la zone de localisation où ils se trouvent. Visited MSC. Terme désignant, dans les descriptions des procédures, le MSC sous lequel se trouve l'abonné considéré (ce terme ne désigne pas de fonction particulière dans le MSC). Canal utilisé par le système pour diffuser des informations permettant aux mobiles d'acquérir les paramètres système (synchronisation, fréquence, emplacement des canaux, localisation,...). Sens de transmission de la BTS vers la MS. Sens de transmission de la MS vers la BTS. Visited PLMN. En référence à un mobile particulier, le VPLMN désigne le PLMN dans lequel le mobile se trouve à un instant donné. Wideband Code Division Multiple Access Wireless Local Area Network x Digital Subscriber Line. Terme désignant l ensemble des techniques de transmission de données à haut débit sur la ligne d abonné dont l une est ADSL. Zone de localisation Ensemble de cellules au sein duquel la MS n'enclenche pas de mise à jour de localisation et permettant au PLMN de localiser grossièrement un abonné. 237