5-Cours GSM Evolution

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Frédéric Payan - Département R&T - IUT de Nice Côte d'Azur

Le GSMPartie 7 : Evolution du GSM

131Frédéric Payan - Département R&T - IUT de Nice Côte d'Azur

Le GSMInitialement prévu pour transmettre

VoixDonnées à bas débit (9,6 kbits/s)

Technique de transmission : mode circuit.

Capacité de la norme insuffisante pour des services de données (Internet, messagerie,…)

=> évolution nécessaire de la norme

Evolution du GSMA l’origine

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I. Evolutions logicielles


1ère évolution

Canal radio de bonne qualité=> Réduction de la redondance introduite lors du codage canal

Transmission de blocs d’information plus longs.

=> Augmentation du débit utilisateur : jusqu’à 14,4 kbits/s

2ème évolution

Initialement, la MS ne transmet et ne reçoit que sur un timeslot par trame TDMAAllocation simultanée de plusieurs canaux physiques pour l’émission/réception de données (Jusqu’à 4 Time Slots / trame TDMA)

HSCSD : High Speed Circuit Switched Data

=> Augmentation du débit utilisateur : jusqu’à 57,6 kbits/s

Evolution du GSM I. Evolutions logicielles


3ème évolution

Adaptation de la syntaxe XML (utilisée pour le web) pour les mobilesDéveloppement de nouveaux protocoles adaptées à la mobilité

WAP : Wireless Application Protocol

=> Connexion à Internet

Evolution du GSM I. Evolutions logicielles


GSM Réseau à commutations de circuits

Ligne monopolisée dans tout le réseau pour un seul utilisateur, pour un transfert « sporadique » de données=> gaspillage des ressources (radio)

La taxation, basée sur le temps de connexion (et pas sur la quantité de données)=> Coût trop élevé (payer tous les canaux utilisés ?)

=> Développement d’un réseau à commutation de paquets : le GPRS

Evolution du GSM I. Evolutions logicielles : limitations

Temps de lecture tempsEnvoi des données

Session Web

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II. La technologie GPRS (2.5G)


Technologie GPRS : General Packet Radio Service

Basée sur la norme GSM

Transmission par paquets, en mode non connectéAllocation des ressources au « coup par coup »Taxation sur le volume de données échangées (en kbits)

Objectif : accès mobile aux réseaux IP

Evolution du GSM II. GPRS


Deux réseaux en parallèle

GSM : services classiques relatifs à la voixGPRS : transport des données

Utilisation commune des équipements de la BSS (mêmes bandes de fréquences)

Séparation des deux réseaux au niveau du NSSGPRS vers réseaux fixes de données ou autres GPRSGSM vers RTCP ou autres GSM

Evolution du GSM II. GPRS : architecture matérielle


BSC

BSC MSCVLR

G-MSC

RTCP

MSC

BSC

Réseau GSM d’un autre opérateur

G-MSC

HLR

Voix

Evolution du GSM II. GPRS : architecture matérielle

Circuit de données GPRS

Circuit de signalisationuniquementSGSN

SGSN

G-GSN

Réseau GPRSd’un autre opérateur

BSC

BSC

Réseau de donnéesIP, X25,…

G-GSN

DonnéesGb Gs Gr

GcGn

Gn


Nouveaux équipements

SGSN (Serving GPRS Support Node) ~ MSCG-GSN (Gateway GPRS Support Node) ~ G-MSC

4 niveaux de codage de canal

CS-1 : 9,05 kbits/sCS-2 : 13,4 kbits/sCS-3 : 15,6 kbits/sCS-4 : 21,4 kbits/s

Possibilité de réserver un TRX à un seul utilisateur

=> Débit utilisateur (théorique) de 8x21,4 = 171,2 kbits/s

Permet le trafic point-à-point et point-à-multipoint

Evolution du GSM II. GPRS : caractéristiques

Réseau fédérateurGPRS


Gestion inspirée du gsm : zone de routage (plusieurs cellules par zone)

3 états possibles pour le mobile

Evolution du GSM II. GPRS : mobilité

EtatIDLE

EtatSTANDBY

EtatREADY

Mobile non joignable

Mobile directementjoignable

Mobile joignablepar paging

Détachement du réseau

Attachementau réseau

Détachement du réseau

Expiration de la temporisation

Etablissement d’un transfert de données(montant ou descendant)


Les opérateurs utilisent uniquement

En pratique, utilisation des codages CS-1 et CS-2

configurations « 3+1 » et « 4+1 »3 ou 4 TS en voie descendante1 TS en voie montante

=> Débit pratique applicatif: ~ 30 à 40 kbits/s

Saturation des bandes de fréquence du GSM

Evolution du GSM II. GPRS : limites

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III. La technologie EDGE (2.75G)


EDGE : Enhanced Data for GSM Evolution

Modulation 8PSK au lieu de GMSK à 2 états (GSM, GPRS) => débits multipliés par 3

EDGE+GSM : un circuit de données => 43,2 kbits/s / canal physique

EDGE+GPRS : 59,2 kbits/s / canal physique (en mode paquet)

Mêmes limites que la GPRS

capacités fréquentielles

mêmes équipements que pour le GSM

=> Solution : une nouvelle norme : la 3G !

Evolution du GSM II. EDGE

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UMTS (technologie 3G)

Universal Mobile Telecommunications

System


Premier service commercial UMTS : 2002 (Autriche)France : 2004 (SFR,Orange), Bouygues (2007)

Bandes de fréquence : 1885-2025 / 2110-2200 MHz

Technique d’accès multiple W-CDMA

Débit théorique : 1,920 Mbits/s pratique : dépasse rarement 384 kbits/s

Nouveaux services : autour de l’aspect video

UMTS - la 3GI. Introduction


Réseau UMTS : 3 domaines

1. Le Domaine utilisateur Terminal + carte USIM

2. Le Réseau d’accès (Radio Network) : UTRAN (UniversalRadio Access Network)

3. Le Réseau cœur (Core Network)Domaine circuit (~NSS)Domaine paquets (~GPRS)

UMTS - la 3GII. Architecture UMTS


Equipements

Node B - Rôle proche des BTS

RNC (Radio Network Controler) - Rôle proche du BSC

2 rôles possibles pour gérer les handovers intra-NRCServing NRC :

interface entre MS et Core NetworkGérer et executer le handover

Drafting NRC : gestion des stations de base dépendantes

UMTS - la 3GII. L’UTRAN


(en)Fin !

Archives : www.i3s.unice.fr/~fpayan/

Références bibliograpiques :

Réseaux sans fil et mobiles, Khaldoun Al Alga ed. Lavoisier.

GSM networks: Protocols, Terminology, and Implementation, Gunnar Heine, Artech House, Boston London.

Overview of the GSM System and Protocol Architecture, Moe Rahnema, IEEE Comm. Mag.

Cours GSM de C. Garnier, ENIC Telecom, Lille1

Cours GSM de A. Roussel, IUT Annecy

http://www.i3s.unice.fr/~fpayan/

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