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

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Vue d'ensemble d'un réseau mobile 2G et de ses différents sous-systèmes

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  • 1. 2ème année Génie Des Systèmes De Télécommunications et Réseaux Réalisé par : MOUNIR Assia Année Universitaire 2008-2009 Encadré par : Mr. BRITEL M.Reda Ingénierie mobile
  • 2. Plan Vue d’ensemble d’un réseau mobile le sous-système Radio BSS Base Station Subsystem le sous-système Réseau NSS Network and Switching Sub-system le sous-système d’exploitation OSS Operation Support Sub-system 2 Architecture réseau GSM 2008-2009
  • 3. 1-Vue d’ensemble d’un réseau mobile a- 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
  • 4. 1-Vue d’ensemble d’un réseau mobile b- 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 Switching Subsystem): Le sous-système réseau qui gère l'acheminement des appels et la mobilité des abonnés. OSS(Operation SubSystem): le sous système de maintenance qui permet à l'opérateur d'administrer et de contrôler son réseau Architecture réseau GSM 2008-2009 4
  • 5. 1-Vue d’ensemble d’un réseau mobile b- 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 Subsystem. 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 Sub System). Architecture réseau GSM 2008-2009 5
  • 6. 1-Vue d’ensemble d’un réseau mobile c-Les composants d’une station mobile Mobile 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 Architecture réseau GSM 2008-2009 6
  • 7. 1-Vue d’ensemble d’un réseau mobile c-Les composants d’une station mobile Liste partielle des informations contenues dans une carte SIM Architecture réseau GSM 2008-2009 7
  • 8. 2- le sous-système Radio BSS a-fonction Le 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 Architecture réseau GSM 2008-2009 8
  • 9. 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). Architecture réseau GSM 2008-2009 9
  • 10. 2- le sous-système Radio BSS BTS Base Transceiver Station Système de couplage • Interface entre les antennes et les TRX de chaque cellule Coupleur enTransmission Duplexeur Antenne Coupleur en récéption TRX Transmission/Reception Unit un émetteur récepteur: codage canal, chiffrement des trames, modulation, démodulation activation et désactivation d'un canal radio multiplexage temporel (TDMA) et saut de fréquence (Frequency Hopping) chiffrement du contenu à transmettre contrôle de la liaison surveillance 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 Element d’interface • Multiplexage des canaux de signalisation vers la BSC Architecture réseau GSM 2008-2009 10 . 10
  • 11. 2- le sous-système Radio BSS 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 Architecture réseau GSM 2008-2009 11
  • 12. 2- le sous-système Radio BSS BSC Base Station Controller X25 Processing Unit Controller Switching Matrix PCM controller Abis interface Operation and Maintenance Sub System PCM controller A interface Architecture réseau GSM 2008-2009 12
  • 13. 2- le sous-système Radio BSS 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. Architecture réseau GSM 2008-2009 13
  • 14. 3- le sous-système Réseau NSS 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. Architecture réseau GSM 2008-2009 14
  • 15. 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. Gestion de la mobilité • Securité • Location • IMSI Attach / Detach •Gestion du Handover •Facturation •Fonctions d’interconnexions •Synchronisation. •Gestion du protocole SS7 Gestion de la connexion Switch • contrôle des appels • services supplémentaires • Short Message Services • Dual Tone Multi Frequency (DTMF) Architecture réseau GSM 2008-2009 15
  • 16. 3- le sous-système Réseau NSS 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 luimême: • 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). Architecture réseau GSM 2008-2009 16
  • 17. 3- le sous-système Réseau NSS Visitor Location Register VLR :base de données temporaire contenant des informations sur tous les utilisateurs (Mobile Stations) du réseau, et qui est intégrée dans le Mobile service Switching Center (MSC). La plus petite unité spatiale pour localiser un abonné utilisant une station mobile est la Location Area. chaque zone reçoit un code unique, le Location Area Code. À un instant donné, un abonné ne se trouve que dans une seule Location Area, donc uniquement un seul VLR contient une entrée dans sa base concernant cet abonné. Cette unicité 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 Architecture réseau GSM 2008-2009 17
  • 18. 3- le sous-système Réseau NSS L'Authentication Center (AuC), centre d'authentification, désigne une fonction d'authentification de la carte SIM associé au HLR • Cette authentification a lieu normalement après la mise sous tension du téléphone mobile. • Aussitôt que la carte SIM est authentifiée, le HLR est en mesure d'administrer la carte SIM et les services de radiotéléphonie mobile associés. • La clé cryptographique qui sert au codage de la communication entre le téléphone mobile et le réseau GSM est générée. La conception de cette étape est critique pour la sûreté. Elle doit permettre en particulier d'interdire la technique dite de clonage de la carte SIM (qui permettrait à un utilisateur de mobile d'emprunter frauduleusement l'identité réseau d'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. Architecture réseau GSM 2008-2009 18
  • 19. 3- le sous-système Réseau NSS EIR Equipment Identity Register, est une base de données comportant les informations de sécurité relatives à un téléphone mobile. • le téléphone mobile doit potentiellement pouvoir accueillir n'importe quelle carte SIM de n'importe quel réseau. un terminal peut être utilisé par un voleur sans qu'il ne puisse être repéré. • chaque terminal reçoit un identifant unique (International Mobile station Equipment Identity, IMEI) qui ne peut pas être modifé sans altérer le terminal. • Tous les opérateurs n'implémentent pas une telle base de données. Architecture réseau GSM 2008-2009 19
  • 20. 3- le sous-système Réseau NSS 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. Architecture réseau GSM 2008-2009 20
  • 21. 3- le sous-système Réseau NSS 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. Architecture réseau GSM 2008-2009 21
  • 22. 4- le sous-système d’exploitation OSS 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 Architecture réseau GSM 2008-2009 22