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Departement R. et T.

Licence ProfessionelleJanvier 2008

c ?Deneire1

Table des Mati

`eres

Table des Mati

`eres (1)Cours 1

Table des Mati

`eresPlan

Historique

Le R

´eseau G.S.MArchitecture

´erarchieLes mobiles

L"infrastructureInterface Radio

Commutation et mobilit

´eCours 2

GPRS : Gestion de mobilit

´eConcepts

Machine d"

´etat de la mobilit´eGPRS/IMSI Attach

Detach demand

´e par la MSDetach demand

´e par le r´eseauS

´ecurit´eGestion de la localisation

Transfert de donn

´ees / routageEDGE

Introduction

Modulations

Formats

Gain du au multi-slot

Redondance incr

´ementale (RI)UMTS : Architecture

´ef´erenceConcepts de Base

Architecture et structure de l"UMTS

L"interface radio

c ?Deneire2

Table des Mati

`eres T ´el´ephonie Mobile de troisi`eme g´en´erationCours 1 : Introduction

G.S.M.Luc Deneire

Departement R. & T.

Licence ProfessionelleJanvier 2008

c ?Deneire3

Table des Mati

`eres

Table des Mati

`eresPlan

Historique

Le R

´eseau G.S.MArchitecture

´erarchieLes mobiles

L"infrastructure

Interface Radio

Commutation et mobilit

´eGPRS

Cahier des charges

Architecture R

´eseaule r

´eseau backboneLa pile de protocole (plan transmission)

GPRS : Gestion de mobilit

´eConcepts

Machine d"

´etat de la mobilit´eGPRS/IMSI Attach

Detach demand

´e par la MSDetach demand

´e par le r´eseauS´ecurit´e

Gestion de la localisation

Transfert de donn

´ees / routage

EDGE

Introduction

Modulations

Formats

Gain du au multi-slot

Redondance incr

´ementale (RI)

UMTS : Architecture

´ef´erence

Concepts de Base

Architecture et structure de l"UMTS

L"interface radio

c ?Deneire4 Plan

Plan du cours

De G.S.M.

`a HSDPA1.Introduction et G.S.M.

2.le G.P.R.S. et EDGE

3.U.M.T.S. principes et interface radio

4.U.M.T.S. couche physique et protocoles

5.U.M.T.S. gestion des appels et de la mobilit

´ec

?Deneire5 Plan

Organisation du cours

Cours magistral + 3 T.P.s

1.Cours I.U.T. + Professionel

2.Cours magistral .... trois heures

3.3 T.Ps. : pour comprendre

4.Cours informatif ...

5.Examen (euh ... DS)

´ecrit individuel sans support :(6.R

´ef´erence :UMTS, les origines, l"architecture, la norme, Pierre Lescuyer,

Dunod, Paris, 2002

c ?Deneire6

Historique

De Marconi

´a l"U.M.T.SLes Temps Hero

¨ıques1896Marconi d

´emontre la premi`ere transmission sans fils ... voir un caf

´e`a Biot1946Premier T

´el´ephone mobile aux U.S. (1 cellule, St Louis,

Missouri

source : http://www.att.com/attlabs/reputation/timeline/46mobile.html)1973New-York, Premier t

´el´ephone cellulaire (Martin Cooper,

Motorola, vers Joel Engel, Bell Labs)1977Bell Labs construit un proto de systeme cellulaire, Chicago,

2000 clients1981Premier syst

´eme Europ´een, NTM-450, Su´edec

?Deneire7

Historique

La deuxi

`eme g´en´eration4 syst `emes1.G.S.M : Global System for Mobile -Europe + Monde

2.D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System)-US

3.Code Division Multiple Access (IS-95) ... US-Qualcomm

4.P.D.C. Personal Digital Cellular - Japon

GSM DominantEurope, Monde sauf USA

Bandes900 MHz, 1800 MHz (DCS-1800) , 1900 MHz (PCS-1900 ,

USA) 400 MHz (rural) 800 MHz (Am

´erique du Nord)c

?Deneire8

Historique

De Marconi

`a L"U.M.T.S.2G : le timing 1982D

´ebut de la sp´ecif GSM (1982-1990)1983D

´eploiement de AMPS1984CT-1 (Cordless Telephone, Europe)

1991Sp

´ecification de DECT (Digital European Cordeless

Telephone)

port ´ee de 100`a 500 m, 120 canaux, 1.2 Mbit/s en donn´ees, voix encrypt ´ee, authentification ... se retrouve dans IMT-20001992D

´ebut du d´eploiement de G.S.M.1994DSC-1800

c ?Deneire9

Historique

De Marconi

`a l"U.M.T.S.La troisi `eme g´en´erationHSCSDHigh Speed Circuit Switched Data ?Communications de donn ´ees orient´ees circuit?Peut utiliser jusque 4 slots GSM (1 slot = 9,6 ou 14,4

Kbps)GPRSGeneral Packet Radio Service

?Communications de donn ´ees orient´ees paquet?Peut utiliser jusque 8 slots GSM (115 Kbps)

EDGEEnhanced Data-rates for Global Evolution

?Modulations d"ordre sup ´erieur (plus de bits/symbole)?384 Kbps (avec 8 slots) ?Modulations adaptatives, ARQ incr

´ementalc

?Deneire10

Historique

De Marconi

`a l"U.M.T.S.La troisi `eme g´en´erationU.M.T.SUniversal Mobile TelecommunicationSystem ?IMT-2000 (www.itu.ch) : appel `a propositions pour 1998Objectifs?Support multim

´edia?2 Mbit/s en vitesse r

´eduite?144 kbit/sec en vitesse

´elev´ee (¿ 120 km/h)?couverture mondiale ?UMTS Forum en 1996 ?15 propositions en 1998 ?3GPP et 3GPP2 cr

´ees en Janvier 1999c

?Deneire11 Le R

´eseau G.S.MArchitecture

c ?Deneire12 Le R

´eseau G.S.MHi

´erarchie

MSCMobile Switching Center

LALocation Area

BSCBase Station Controller

BTSBase Transceiver Station

Hi ´erarchie :region MSC?nLocation Areas?mBSCs?kBTSc ?Deneire13 Le R

´eseau G.S.MHi

´erarchie

c ?Deneire14 Le R

´eseau G.S.MHi

´erarchie

c ?Deneire15 Le R

´eseau G.S.MHi

´erarchie

Trois sous syst

`emesDeux composantes ?L"infrastructure fixe ?Les mobiles

Infrastructure divis

´ee en 3 sous-syst`emes1.BSS: Base Station Subsystem?transmission depuis le mobile vers le NSS2.NSS: Network Switching Subsystem?Communication et interconnexion avec les autres r ´eseaux3.OSS: Operational Subsystem?Administration du r

´eseau GSMc

?Deneire16 Le R

´eseau G.S.MLes mobiles

Deux composants qui s

´eparent la mobilit´e de l"´equipement et la mobilit´e de l"utilisateurEquipement mobile ?Le t

´el´ephone s"identifie?Adresse : IMEI: International Mobile Equipment IdentityL"utilisateur mobile : SIM

?SIM :Subscriber Identity Module (fixe ou non) ?Identit

´e : IMSI: International Mobile Subscriber Identity?Adresse : MSISDN:Mobile Subscriber ISDN Number

(no tel) c ?Deneire17 Le R

´eseau G.S.MLes mobiles

Structure du mobile

MT : Mobile TerminationInterface Radio

TE : Terminal EquipmentInterface

utilisateur + applis (fax, ...)TA : Terminal AdaptorInterface entre MT et divers TE c ?Deneire18 Le R

´eseau G.S.MLes mobiles

Classe Puissance Max (W) Type de terminal

I 20 v

´ehicule

II8v´ehicule

III 5 portable

IV 2 portable

V0,8portablec

?Deneire19 Le R

´eseau G.S.MLes mobiles

l"IMEI : structure et gestion

IMEI: 15 digits

TAC ( 6 ) - FAC ( 2 ) - SNR ( 6 ) - SP (1)

Type Approval Code ; Final Assembly Code ; Serial Number ; Spare Digitrole de l"IMEI: protection contre le vol et la "panne"

EIR : Equipment Identity Register1 DB par op

´erateur,´echang´eesWhite list... OK

Black list... pas OK (sauf urgences)

Grey list... usage interne (pannes, vieux GSMs ...) c ?Deneire20 Le R

´eseau G.S.MLes mobiles

l"usager, sa carte SIM et sa confidentialit

´eSIM

?associ ´ee`a l"utilisateur?contient les adresses utilisateur ?Assure l"authentification et l"encryptage ?Personalisation (services) et protection (PIN(4-8)/PUK(8))IMSIInternational Mobile Subscription Identity biunivoque SIM, sp ´ecifique GSM, 15 digitsMCC (3) - MNC (3) - MSIN (10) MCC : Mobile Country Code ; MNC : Mobile Network Code ;

MSIN : Mobile Subscriber Identification Number

c ?Deneire21 Le R

´eseau G.S.MLes mobiles

l"usager, sa carte SIM et sa confidentialit

´eMSISDNMobile Subscriber ISDN Number

no tel (meme structure que le IMSI sauf MNC : r

´egion)s

´eparation IMSI-MSISDN?permet la confidentialit

´e,?facilite la modification des num

´eros + routage?l"association de plusieurs numeros (pour + services) `a un utilisateur c ?Deneire22 Le R

´eseau G.S.MLes mobiles

Adresses temporaires

TMSITemporary Mobile Subscriber Identity

?Assign

´e par la VLR dans une r´egion administrative?Transmis sur l"interface radio au lieu de l"IMSI (s

´ecurit´e)MSRNMobile Station Roaming Number

?Un num

´ero MSISDN avec?le pr

´efixe du r´eseau visit´e?un num

´ero donn´e par la VLR?Utilis

´e pour router les appels en itin´erancec

?Deneire23 Le R

´eseau G.S.ML"infrastructure

Composants et interfaces

c ?Deneire24 Le R

´eseau G.S.ML"infrastructure

le sous-syst `eme station de baseBTSBase Transceiver Station ?Emetteur/R ´ecepteur, (d´e)codage de la voix, adaptation de d

´ebit?Canaux de signalisation

?fonctions de couches 2 (FEC, LAPDm)

BSCBase Station Controller

?Fonctions de gestion de l"interface radio ?Allocation des canaux, handover ...c ?Deneire25 Le R

´eseau G.S.ML"infrastructure

La Station de Base

Fonctions de la BTS GROS MODEM:

Modulation/d

´emodulation GMSK

codage de canal cryptage/d

´ecryptage

formattage (trames, entrelacement, ....) mesures de puissance (RSSI) et d"interf

´erence

Puissance maxde 320 W`a 30 mW (900 MHz) et de 20 W`a 160 mw (1800 MHz) c ?Deneire26 Le R

´eseau G.S.ML"infrastructure

Le controlleur de station de base (BSC)

Fonctions de la BSC COMMUTATEUR/MOBILITE

?Commuter de/vers la MSC vers/de la bonne BTS conversion de protocole et de codage (GSM-ISDN)

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Departement R. et T.

Licence ProfessionelleJanvier 2008

Table des Mati

Table des Mati

Table des Mati

Historique

´eseau G.S.MArchitecture

´erarchieLes mobiles

L"infrastructureInterface Radio

Commutation et mobilit

´eCours 2

GPRS : Gestion de mobilit

´eConcepts

Machine d"

´etat de la mobilit´eGPRS/IMSI Attach

Detach demand

´e par la MSDetach demand

´e par le r´eseauS

´ecurit´eGestion de la localisation

Transfert de donn

´ees / routageEDGE

Introduction

Modulations

Formats

Gain du au multi-slot

Redondance incr

´ementale (RI)UMTS : Architecture

´ef´erenceConcepts de Base

Architecture et structure de l"UMTS

L"interface radio

Table des Mati

G.S.M.Luc Deneire

Departement R. & T.

Licence ProfessionelleJanvier 2008

Table des Mati

Table des Mati

Historique

´eseau G.S.MArchitecture

´erarchieLes mobiles

L"infrastructure

Interface Radio

Commutation et mobilit

´eGPRS

Cahier des charges

Architecture R

´eseaule r

GPRS : Gestion de mobilit

´eConcepts

Machine d"

´etat de la mobilit´eGPRS/IMSI Attach

Detach demand

´e par la MSDetach demand

´e par le r´eseauS´ecurit´e

Gestion de la localisation

Transfert de donn

´ees / routage

Introduction

Modulations

Formats

Gain du au multi-slot

Redondance incr

´ementale (RI)

UMTS : Architecture

´ef´erence

Concepts de Base

Architecture et structure de l"UMTS

L"interface radio

Plan du cours

De G.S.M.

2.le G.P.R.S. et EDGE

3.U.M.T.S. principes et interface radio

4.U.M.T.S. couche physique et protocoles

5.U.M.T.S. gestion des appels et de la mobilit

´ec

Organisation du cours

Cours magistral + 3 T.P.s

1.Cours I.U.T. + Professionel

2.Cours magistral .... trois heures

3.3 T.Ps. : pour comprendre