LES SERVICES GSM
La voix
Les donn es
le WAP (Wireless Application Protocol), le Fax ou bien les
fonctions d'un modem filaire classique
Les messages
Les messages crits courts (SMS)
Le MMS (Multimedia Messaging Service)
Le Cell Broadcast (diffusion dans les cellules)
Permet d'envoyer le m me SMS tous les abonn s
l'int rieur d'une zone g ographique
Les services suppl mentaires
renvois d'appels, pr sentation du num ro, etc.
Les services valeur ajout e
Les services de localisation (Location Based Services),
d'information la demande (m t o, horoscope), de banque
(consultation de compte, recharges de compte pr pay es)
63
ARCHITECTURE DU R SEAU GSM
64
ARCHITECTURE DU R SEAU GSM
Mobile Station (MS)
Mobile Equipment (ME)
Subscriber Identity Module (SIM)
Base Station Subsystem (BSS)
Base Transceiver Station (BTS)
Base Station Controller (BSC)
Network Switching Subsystem(NSS)
Mobile Switching Center (MSC)
Home Location Register (HLR)
Visitor Location Register (VLR)
Authentication Center (AUC)
Equipment Identity Register (EIR)
65
ARCHITECTURE DU R SEAU DACC S BSS
66
STATION MOBILE (MOBILE STATION-MS)
La Station Mobile est compos e du :
Mobile Equipment(le terminal GSM)
Subscriber Identity Module(SIM).
Mobile Equipment
Le Mobile Equipmentest identifi
(exclusivement) l'int rieur de n'importe quel
r seau GSM par l'International Mobile
Equipment Identity (IMEI).
Les terminaux GSM sont divis s en cinq classes
en fonction de leur puissance maximale de
transmission sur le canal radio.
67
STATION MOBILE (MOBILE STATION-MS)
Carte SIM (Subscriber Identity Module)
Contient l'International Mobile Subscriber Identity (IMSI), qui
sert identifier l'abonn dans n'importe syst me GSM, et les
proc dures de cryptographie qui sauvegardent le secret de
l'information de l'utilisateur ainsi que d'autres donn es telles
que;
la m moire alphanum rique du t l phone
la m moire relative aux messages de texte (SMS).
L'IMSI pr sente la structure suivante: MCC / MNC / MSIN o :
MCC = Mobile Country Code(2 ou 3 chiffres, pour la Tunisie
216)
MNC = Mobile Network Code(2 chiffres)
MSIN = Mobile Station Identification Number (maximum 10
68
chiffres)
BSS (BASE STATION SUBSYSTEM)
BSS = BTS + BSC
Sa fonction principale est la gestion de l'attribution
des ressources radio ind pendamment des
abonn s, de leur identit ou de leur communication.
BTS (Base Transmission Station)
L'antenne
G re la liaison radio antenne mobile
G re la couche physique et liaison de donn e
BSC (Base Station Controller)
Organe intelligent du BSS
G re plusieurs BTS
Allocation des canaux de communication
Surveillance de la puissance des MS et des BTS
Gestion itin rance et transfert communication
Interagit avec le r seau de coeur NSS
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ARCHITECTURE DU R SEAU DE COEUR
NSS (NETWORK SWITCHING SUBSYSTEM)
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MSC (MOBILE SWITCHING CENTER)
Centre de commutation radio mobile
Commutateur en charge des services en mode circuit
des stations mobiles enregistr es dans la zone
g ographique qu'il g re
Prend en charge plusieurs BSS
Fonctionnalit s
Gestion des appels
Gestion du handover
Interconnexion avec le r seau fixe (RTC, RNIS,
Internet) via le GMSC
Gestion des terminaux visiteurs
GMSC (Gateway MSC)
Effectue le routage des appels du MSC vers le r seau
71
fixe et inversement
LES BASES DE DONN ES
HLR (Home Location Register)
Registre des informations des mobiles locaux (IMSI, MSISDN)
Adresse du VLR o le mobile est localis
VLR (Visitor Location Register)
Registre des terminaux visiteurs
Informations pr cises sur la position actuelle du visiteur mobile
et de son d placement dans une zone de localisation
Zone de localisation (location area) = ensemble de cellules
g r es par un m me MSC/VLR
EIR (Equipment Identity Register)
Registre des identifiants des quipements mobiles (conditions
d'abonnement)
Informations grossi res sur la localisation de l'abonn
AuC (Authentification Center)
Registre contenant les informations confidentielles destin es
l'authentification de l'abonn
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LES FONCTIONS DU R SEAU CELLULAIRE
Gestion des ressources Radio RRM (Radio Resource
Management)
S lection de cellule (choix de la porteuse), ouverture
dune connexion, contr le en cours de communication,
handover, terminaison
Gestion de la mobilit MM (Mobility Management)
Gestion de litin rance, proc dure de mise jour de zone
de localisation
Gestion de la s curit
Prot ger lutilisateur et le r seau
usurpations didentit , coutes frauduleuses, utilisations
abusives
Authentification
Cryptage
Gestion des connexions CM (Connexion
Management)
tablissement et rel chement des appels
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LES FONCTIONS DU R SEAU CELLULAIRE
Contr le en cours de communication (RRM)
Garantir une bonne qualit de la liaison
Contr le de la puissance
Le BSS d termine les niveaux de puissance
ad quats (gr ce aux mesures)
Utilisation du SACCH (Slow Associated Control
CHannel ) pour la compensation temporelle (ou
timing advance)
74
LES FONCTIONS DU R SEAU CELLULAIRE
Gestion de la mobilit (MM):
Gestion de litin rance et de la
s curit
tats dun mobile
teint
m morisation de la derni re localisation
connue
Commutation sur la messagerie
Idle
Informe r guli rement le r seau de ses
changements de localisation (IMSI-
attached)
actif
Advertisement
Proc dure dattachement
pour indiquer le retour du mobile dans
le r seau
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LES FONCTIONS DU R SEAU CELLULAIRE
Mise jour de la localisation (MM):
Gestion de litin rance
Deux m canismes de base
Localisation (pr cise)
Savoir o se trouve le mobile tout moment
Recherche (paging)
mettre des messages davis de recherche dans les cellules visit es
derni rement
Position pr cise : co t de localisation important mais pas de
recherche rapide)
Position impr cise : co t de recherche lev (signalisation
lev e) mais co t de localisation faible
Zones de localisation
Ensemble de cellules, crit res : nombre moyen dappels,
direction privil gi e des HO, autoroutes,&
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Plusieurs zones par VLR/MSC
LES FONCTIONS DU R SEAU CELLULAIRE
Mise jour de la localisation (MM):
Proc dure de mise jour de localisation :
Le mobile sait quil change de zone de localisation gr ce
au canal BCCH (Broadcast Common Channel)
Il pr vient le nouveau VLR (donne son TMSI)
Le nouveau VLR (qui peut tre lancien) r cup re aupr s
de lancien le profil du mobile
Le VLR informe le HLR de la nouvelle zone de
localisation du mobile
Le HLR demande lancien VLR deffacer les infos
relatives au mobile (si VLR diff rent)
Proc dure qui met jour les informations de
localisation du mobile dans le VLR et le HLR
77
LES FONCTIONS DU R SEAU CELLULAIRE
S curit (MM):
Prot ger lutilisateur et le r seau
Usurpations didentit , coutes frauduleuses, utilisations
abusives
Authentification
Le r seau transmet Rand (128 bits)
Calcul (mobile et r seau)
Transmission du r sultat
Ki secr te, jamais transmise
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LES FONCTIONS DU R SEAU CELLULAIRE
S curit (MM):
Cryptage
Protection contre les coutes inopportunes
De Ki + Rand + A8 est calcul e la cl Kc
Kc : 64 bits
S quence g n r e par A5(Kc,num ro de trame)
Combinaison avec la s quence mettre
IMEI (terminal physique)
Vol,&
EIR (Equipment Identity Register)
79
LES FONCTIONS DU R SEAU CELLULAIRE
S curit (MM):
80
LES FONCTIONS DU R SEAU CELLULAIRE
Gestion des connexions (CM) :
tablissement et rel chement des connexions
Bas sur la signalisation SS7
Appel issu du mobile
Allum
Parcourt des fr quences
tat Idle
Signalisation p riodique pour la localisation
Composition dun num ro
Envoi dune demande de connexion (via RACH)
Allocation dun canal d di de signalisation SDCCH (via
AGCH)
Proc dures dauthentification et dautorisation dappel
Le r seau route la demande vers le PSTN (SS7)
81
LES FONCTIONS DU R SEAU CELLULAIRE
Gestion des connexions (CM) :
Advertisement
Appel vers un mobile
Appel en utilisant le MSISDN
Appel achemin jusquau GMSC le + proche
Le HLR du mobile est interrog pour
trouver le VLR courant
v rifier les caract ristiques de labonnement
traduction du MSISDN en IMSI
Le VLR diffuse le message de paging (PCH) dans la
zone de localisation
R ponse du mobile (demande douverture de canal
(via RACH, r ponse paging)
tablissement comme pr c demment (entre GMSC
et le mobile via VLR-MSC)
82
LES FONCTIONS DU R SEAU CELLULAIRE
Etablissement dappel :
83
CONNEXION AU R SEAU
Les BTS ont pour fonction de d tecter la pr sence
d'un t l phone portable ; ils mettent p riodiquement
des signaux qui sont re us par le MS.
MS s lectionne le BTS qui est le plus ad quat sur des
crit res nerg tiques (niveau de r ception) ou de
disponibilit (la BTS la moins charg e).
MS envoie au BTS choisi une requ te de connexion
compos e de l'identifiant de l'abonn (qui est dans la
carte SIM)
BTS envoi se r ponse:
Si elle peut accepter la connexion, elle envoie un
acquittement ACK.
Si elle ne peut accepter la connexion (par exemple si elle
n'a pas de canaux disponibles) elle envoie un message
ALERT (le MS doit alors choisir une autre BTS).
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CONNEXION AU R SEAU
Identification de MS
Une BTS peut recevoir simultan ment des
requ tes de connexion provenant de deux MS
diff rents ; dans ce cas ces requ tes se
superposent et donnent lieu un signal
incompr hensible collision
La collision ne peut tre d tect e par le MS (qui
ne l'entend pas) le protocole Aloha
Si au bout d'un certain d lai (timeout), le
message ACK n'est pas re u par le MS, on
consid re que la requ te n'est pas arriv e et on
met une nouvelle requ te apr s un d lai
al atoire compris entre 0 et tmax.
Le choix de timeout et de tmax influe sur le d bit
effectif du r seau.
85
CONNEXION AU R SEAU
Si connexion accept e, la BTS transmet la
requ te au BSC qui elle m me la transmet au
MSC avec le num ro de la BTS ce qui permet de
mettre jour la VLR (enregistrement de la
localisation).
VLR transmet galement les informations de
localisation au HLR pour mise jour. Tout ce
processus correspond l'identification de
l'abonn .
86
CONNEXION AU R SEAU
Authentification de MS
La carte SIM comporte l'identifiant ID de l'abonn et
une cl secr te compos e en fait de deux cl s C1 et C2.
AUC comporte les m mes informations : connaissant
ID, il trouve les cl s C1 et C2 dans ses tables.
AUC construit un message partir d'un nombre N
g n r al atoirement et qu'il encode avec la cl C1 ; il
envoie ce message (via la cha ne AUC-HLR-MSC-
BSC-BTS-MS) au MS.
MS, l'aide de la cl C1, d code le message et
r cup re donc le nombre N qu'il encode avec la cl C2
; ce nouveau message est envoy AUC (via la cha ne
MS-BTS-BSC-MSC-HLR-AUC) ;
AUC peut le d coder avec la cl C2 et r cup re donc N
; il peut v rifier que c'est bien le nombre initial.
Si c'est le cas, l'authentification a r ussi. Il faut alors
avertir le MS qu'il a t authentifi .
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CONNEXION AU R SEAU
88
GESTION DU TRANSFERT INTERCELLULAIRE
(HANDOVER)
D finition = ensemble des op rations mises en
Suvre permettant qu'une station mobile puisse
changer de cellule sans interruption de service.
Principe = lorsque le signal de transmission
entre un combin et une station de base
s'affaiblit, le syst me du combin trouve une
autre station de base disponible dans une autre
cellule, qui est capable d'assurer nouveau la
communication dans les meilleures conditions.
Protocole = lorsque la station mobile quitte la
zone couverte par une cellule pour une autre,
c'est la qualit de transmission qui d termine la
n cessit du handover
La qualit de transmission est indiqu e par le taux
d'erreur, l'intensit du signal re u, le niveau
d'interf rences et le d lai de propagation.
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GESTION DU TRANSFERT INTERCELLULAIRE
(HANDOVER)
90
GESTION DU TRANSFERT INTERCELLULAIRE
(HANDOVER)
Phase de mesures
Ms et BTS effectuent des mesures
Param tres recueillis :
La puissance du signal re u (qualit du lien)
MS (canal descendant), BTS (canal montant)
Le taux derreur binaire (BER)
Distance entre le mobile et la station de base (gr ce la
valeur de lavance en temps)
Param tres diffus s par une station :
Identit de la station
Les fr quences des canaux balise des stations voisines
Les intervalles de mesures doivent tre petits
GSM : remont es de mesures au BSC toutes les 480ms
Au maximum : mesure de 6 stations
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GESTION DU TRANSFERT INTERCELLULAIRE
(HANDOVER)
Phase dex cution (GSM)
Si d clenchement:
Etablissement du nouveau canal
Lib ration de lancien
Transfert de la connexion vers le nouveau lien
Le MS ne g re quun seul canal
Hard Handover
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GESTION DU TRANSFERT INTERCELLULAIRE
(HANDOVER)
Phase dex cution (CDMA)
Si d clenchement:
Etablissement du nouveau canal
Transfert de la connexion vers le nouveau lien
Lib ration de lancien
Soft Handover
93
GESTION DU TRANSFERT INTERCELLULAIRE
(HANDOVER)
Pendant la communication
Le lien radio est mesur
Si la qualit passe sous un seuil : d clenchement
D cision deffectuer le HO
Lancienne station transmet la nouvelle les
param tres du mobile impliqu (cl de
chiffrement, d bit,&)
Le r seau transmet au mobile un message
(r f rence sur le nouveau canal de transmission)
Lancien canal est lib r
Si pas de ressources disponible : chec de
handover (call dropped)
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D ROULEMENT DU HANDOVER
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CANAUX ET MULTIPLEXAGE
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