Architecture d'un réseau GSM 2G (Téléphonie Mobile)

Réalisé par :

MOUNIR Assia

2ème année Génie Des Systèmes De Télécommunications et Réseaux

Année Universitaire 2008-2009

Encadré par :

Mr. BRITEL M.Reda

Ingénierie mobile

Plan

Vue d’ensemble d’un réseau mobile

le sous-système Radio BSS Base Station Sub-system

le sous-système Réseau NSS Network and Switching Sub-system

le sous-système d’exploitation OSS Operation Support Sub-system

Architecture réseau GSM 2008-20092

1-Vue d’ensemble d’un réseau mobilea- Public Land Mobile Network Le Réseau Terrestre Mobile Public, réseau de télécommunications qui permet aux

utilisateurs autorisés d'accéder à différents services (téléphonie, messagerie, transmissions de données, diffusions de contenus audiovisuels…) en situation de mobilité à partir de terminaux portatifs.

Il existe plusieurs PLMN distincts dans le monde, il sont très souvent interconnectés entre eux et avec le RTC , ce qui permet une communication entre les terminaux mobiles et fixes.

Architecture réseau GSM 2008-2009 3

1-Vue d’ensemble d’un réseau mobileb- Les composants fixes d’un réseau GSM


BSS (Base Station Subsystem):Le sous-système radio qui assure les transmissions radioélectriques et gère la ressource radio

NSS(Network SwitchingSubsystem):Le sous-système réseau qui gère l'acheminement des appels et la mobilité des abonnés.

OSS(Operation Sub-System): le sous système de maintenance qui permet à l'opérateur d'administrer et de contrôler son réseau

1-Vue d’ensemble d’un réseau mobileb- Les composants fixes d’un réseau GSM


L’interface Um : C’est l’interface entre les deux sous systèmes MS (Mobile Station) et le BSS (Base Station Sub-system. On la nomme couramment « interface radio » ou « interface air ».

L’interface Abis : C’est l’interface entre les deux composants du sous système BSS : la BTS (Base Station Transceiver) et le BSC (Base Station Controler)

L’interface A : C’est l’interface entre les deux sous systèmes BSS (Base Station Sub System) et le NSS (Network SubSystem).

c-Les composants d’une station mobileMobile Station (MS) ou Station Mobile :

terminal mobile authentifié et autorisé à accéder au réseau mobile.

Il s'agit généralement d'un téléphone portable, mais cela peut-être aussi un ordinateur portable ou un PDA équipé d'une carte d'accès adéquate…

association des deux éléments :

o le terminal physique, appelé Mobile Equipment (ME) :

émetteur-récepteur interface utilisateur

o carte SIM Subscriber Identity Module: c’est une puce contenant un microcontrôleur et de la mémoire, qui contient des paramètres clé concernant l'abonnement souscrit


1-Vue d’ensemble d’un réseau mobile

c-Les composants d’une station mobileListe partielle des informations contenues dans une carte SIM


1-Vue d’ensemble d’un réseau mobile

a-fonctionLe sous-système des stations de Base (Base Station Subsystem) est la partie radio du

réseau de téléphonie mobile GSM, chargée de la connexion entre la Station Mobile (MS) et la partie commutation du réseau GSM (vers le MSC).

b-Composants


2- le sous-système Radio BSS

BTS Base Transceiver Station

Appelé plus communément antenne-relais GSM, Schématiquement, elle est composée essentiellement d'un élément d'interface avec la station la contrôlant (BSC), d'un émetteur/récepteur (transceiver, TRX) et d'une antenne : elle forme ainsi une cellule (base du maillage du réseau).



BTS Base Transceiver Station



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TRX Transmission/Reception Unitun émetteur récepteur:codage canal, chiffrement des trames, modulation, démodulation activation et désactivation d'un canal radiomultiplexage temporel (TDMA) et saut de fréquence (Frequency Hopping)chiffrement du contenu à transmettrecontrôle de la liaisonsurveillance des niveaux de champ reçus et de la qualité des signaux (nécessaire pour le handover)contrôle de la puissance d'émission (limiter la puissance à ce qui est suffisant pour ne pas trop perturber les cellules voisines)

.

FONCTIONS

• Multiplexage de la voix et des données de l’utilisateur

vers la BSC

• Multiplexage des canaux de signalisation vers la BSC

Element

d’interface

Antenne

Système de couplage

• Interface entre les

antennes et les TRX de

chaque cellule

Coupleur

enTransmission

Coupleur en

récéption

Duplexeur

BSC Base Station Controller

Contrôleur de station de base, il assure le contrôle d'une ou de plusieurs BTS. La plupart des fonctions intelligentes de BSS sont implantées à ce niveau, notamment les fonctions de gestion des ressources radioélectriques :

• Gestion des BTS connectés dans sa zone

• Gestion de la base de données de la BSS

• Frequency hopping

• Contrôle du hand over

• Collecte des opérations et informations de maintenance des BSCs/TRAUs et BTSs

• Commutation

• Evaluation des informations sur les signaux parvenus de la MSC vars TRAU et vice versa



BSC Base Station Controller



Abis interface A interface

PCM controller PCM controller

Switching Matrix

Processing Unit X25

Controller

Operation and

Maintenance

Sub System

TRAU Transcoder and Rate Adaptation Unit

unité de transcodage et d'adaptation de débit. En effet, Le débit du canal radio GSM est de 13 kbit/s, tandis que celui du canal de liaison PCM du téléphone fixe est de 64 kbit/s : il est donc nécessaire de réaliser un transcodage au niveau des stations de base (BTS). Deux solutions peuvent être mises en œuvre :

• multiplexer quatre canaux à 13 kbit/s pour produire un canal à 64 kbit/s. Dans ce cas, le débit est relativement faible entre la BTS et la BSC ;

• faire passer le débit de chaque canal à 64 kbit/s. Dans ce cas le débit entre BTS et BSC est quatre fois plus important que ci-dessus, mais les équipements sont banalisés (à la norme PCM 64 kbit/s) dès la BTS.



Il assure principalement les fonctions de commutation et de routage. C'est donc lui qui permet l'accès au réseau public RTCP ou RNIS. En plus des fonctions indispensables de commutation, on y retrouve les fonctions de gestion de la mobilité, de la sécurité et de la confidentialité qui sont implantées dans la norme GSM.


3- le sous-système Réseau NSS

MSC (Mobile services Switching Center ou Mobile Switching Center) est un équipement de téléphonie mobile (2G/3G) en charge du routage dans le réseau, de l'interconnexion avec les autres réseaux (réseau téléphonique classique par exemple) et de la coordination des appels.



Switch

Gestion de la mobilité

• Securité• Location• IMSI Attach / Detach•Gestion du Handover

Gestion de la connexion

• contrôle des appels• services supplémentaires• Short Message Services• Dual Tone Multi Frequency(DTMF)

•Facturation

•Fonctions d’interconnexions

•Synchronisation.

•Gestion du protocole SS7

HLR Home Location Register: la base de données qui gère les abonnés d'un PLMN donné. Afin que les données soient cohérentes sur l'ensemble du réseau, c'est elle qui sert de référence aux autres bases de données locales, les VLR.

La HLR contient d'une part des informations caractérisant l'utilisateur lui-même:

• IMSI (International Mobile Subscriber Identity), identifiant de l'utilisateur• l'IMEI définissant la Station Mobile utilisée, soit généralement, le

téléphone mobile de l'utilisateur• MSISDN (Mobile Subscriber International ISDN Number), indiquant le

numéro d'appel international via lequel l'utilisateur est joignable. Il peut ne pas être unique pour un même IMSI.

• les services souscrits par l'abonné, l'état des renvois d'appels, ...Elle contient d'autre part des informations indiquant la dernière position

connue de cet utilisateur:• l'adresse MSRN (Mobile Subscriber Roaming Number) désignant l'abonné

sur le réseau,• les adresses des MSC et VLR concernés pour avoir à chaque instant la

position approximative de l'abonné mobile (seule la VLR en question connaît une position plus précise).



Visitor Location Register VLR :base de données temporaire contenantdes informations sur tous les utilisateurs (Mobile Stations) duréseau, et qui est intégrée dans le Mobile service Switching Center(MSC).

La plus petite unité spatiale pour localiser un abonné utilisant unestation mobile est la Location Area. chaque zone reçoit un codeunique, le Location Area Code. À un instant donné, un abonné ne setrouve que dans une seule Location Area, donc uniquement un seulVLR contient une entrée dans sa base concernant cet abonné. Cetteunicité est utilisée pour retrouver un abonné dans le réseau.

Le VLR contient, entre autre, les informations suivantes :• IMSI (International Mobile Subscriber Identity)• TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity)• MSRN (Mobile Subscriber Roaming Number)• LAI (Location Area Identification)• l'adresse du MSC• l'adresse du HLR



L'Authentication Center (AuC), centre d'authentification, désigne unefonction d'authentification de la carte SIM associé au HLR

• Cette authentification a lieu normalement après la mise sous tension dutéléphone mobile.

• Aussitôt que la carte SIM est authentifiée, le HLR est en mesured'administrer la carte SIM et les services de radiotéléphonie mobileassociés.

• La clé cryptographique qui sert au codage de la communication entre letéléphone mobile et le réseau GSM est générée. La conception de cetteétape est critique pour la sûreté. Elle doit permettre en particulierd'interdire la technique dite de clonage de la carte SIM (qui permettrait àun utilisateur de mobile d'emprunter frauduleusement l'identité réseaud'un autre utilisateur).

• On peut dès lors distinguer trois niveaux de protection :1. La carte SIM qui interdit à un utilisateur non enregistré d'avoir accès au réseau.2. Le chiffrement des communications destiné à empêcher l'écoute de celles-ci.3. La protection de l'identité de l'abonné.



EIR Equipment Identity Register, est une base de donnéescomportant les informations de sécurité relatives à untéléphone mobile.

• le téléphone mobile doit potentiellement pouvoir accueillirn'importe quelle carte SIM de n'importe quel réseau.

un terminal peut être utilisé par un voleur sans qu'il nepuisse être repéré.

• chaque terminal reçoit un identifant unique (InternationalMobile station Equipment Identity, IMEI) qui ne peut pasêtre modifé sans altérer le terminal.

• Tous les opérateurs n'implémentent pas une telle base dedonnées.



IWF Interworking Fonction: technique pour l'interfaçage des données entre un système sans fil et le réseau téléphonique.

Utilisation des modems ou des adaptateurs de terminal de données pour convertir les données transmises sur l'interface et du réseau mobile à un format qui peut être reconnue et assurée par le réseau public de télécommunications.



Service de messagerie :Short message service, plus connu sous le sigle SMS, permet de transmettre de courts messages textuels de taille maximale comprise entre 70 et 818 caractères suivant la langue utilisée ; c’est un service proposé conjointement à la téléphonie mobile, voire à d’autres appareils mobiles comme le Pocket PC.



Il assure la gestion et la supervision du réseau. C'est la fonction dont l'implémentation est laissée avec le plus de liberté dans la norme GSM

Fonction de l’OMC• Operation and Maintenance Center, Son rôle est d'assurer la gestion

de plusieurs BSC. La supervision du réseau intervient à de nombreux niveaux :» Détection de pannes. » Mise en service de sites. » Modification de paramétrage. » Réalisation de statistiques.

• L'OMC permet à l'opérateur de connaître les points faibles de son réseau, de les analyser et de les corriger.

Composants de l’OMC• Dans les OMC (Operation and Maintenance Center), on distingue

– l'OMC/R (Radio) qui est relié à toutes les entités du BSS, à travers les BSC,

– l'OMC/S (System) qui est relié au sous système NSS à travers les MSC


4- le sous-système d’exploitation OSS

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