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CHAPITRE I : LA NORME GSM I - Définitions

• Définition de GSM

– Groupe Spécial Mobile (initialement) créé par la Conférence Européenne des administrations des Postes et Télécommunications (CEPT) afin d'élaborer les normes de communications mobiles pour l'Europe dans la bande de fréquences 900 MHz

– Devenu Global System for Mobile communications (maintenant) – Première norme de téléphonie cellulaire de seconde génération

(2G) tout numérique en Europe – Début de normalisation en 1982 et première norme en 1991 – Norme de réseau complet

� Spécification du réseau cœur o Equipements et fonctions o Protocoles de signalisation et interfaces (A, B, C, D, E, ..)

� Spécification du réseau d’accès o Equipements et fonctions o Protocoles de signalisation et interfaces (Um, Abis)

– Normalisation toujours active � Norme en évolution permanente =>GPRS (2,5 G) : General Packet Radio Service =>EDGE (2,75 - 2,8 G) : Enhanced Data rate for GSM Evolution =>UMTS (3G) : Universal Mobile Telecommunication System

II - Objectifs

• Offrir un vaste éventail de services de télécommunications compatibles

avec ceux des réseaux fixes • Offrir des services spécifiques dus à la mobilité des usagers (localisation,

handover, ..) • Assurer la compatibilité d’accès à n’importe quel utilisateur dans

n’importe quel pays exploitant le système GSM • Assurer la localisation automatique des mobiles sous la couverture

globale de l’ensemble des réseaux • Permettre une grande variété de terminaux mobiles • Obtenir une bonne efficacité spectrale

=> Transmission numérique • Obtenir des coûts permettant d’assurer le succès du service

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– Planification et dimensionnement optimaux – Economie d’échelle pour les constructeurs

• Permettre une souplesse pour convenir aux zones urbaines et rurales (Bande 900 MHz et 1800 MHz)

• Offrir la sécurité – Confidentialité pour les usagers (chiffrement) – Sécurité pour les opérateurs (authentification)

III - Spécifications

1-Variantes de la norme GSM

– Europe � A 900 MHz: norme initiale (zones urbaines et rurales) � A 1800 MHz: initialement prévue pour les zones urbaines

(DCS 1800, Digital Cellular System) � A 850 MHz pour les chemins de fer (Railways GSM ou R-

GSM) – USA, Canada

� A 1900 MHz: appelée PCS (Personnal Communication System) et adaptation pour le réseau fixe

2 -Réseau cœur

– Utilisation de la signalisation sémaphore SS7 – Utilisation des concepts de réseau intelligent

3-Interface radio

- Bandes principales :

� GSM 900 : 890 - 915 MHz et 935 - 960 MHz (2x25 MHz) � GSM 1800 : 1710-1785 MHz et 1805-1880 MHz (2x75

MHz) � Basses fréquences utilisées pour la liaison montante (MS ->

BTS) – Découpage de la bande en F/TDMA avec un duplexage FDD.

Porteuses espacées de 200 kHz avec 8 intervalles de temps par porteuse

– Seuil C/I est de 9 dB – Puissance typique d’émission des mobiles : 2W en 900 MHz et 1W

en 1800 MHz

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– Codage correcteur d’erreur, contrôle de puissance, saut de fréquences, etc.

– Débit brut : 271 kbit/s IV – Architecture physique

Elle comprend : Le BSS, le NSS et l’OSS 1– Le BSS : Base Sub -System ou Sous Système Radio Il comprend :

– La BTS (Base Transceiver Station) � Antennes et émetteurs-récepteurs gérant la transmission radio

sur les fréquences porteuses � Prend en charge la modulation, la démodulation, le codage

du signal, etc. � Gère la couche liaison (niveau 2) � Deux types de BTS :

– BTS normales : mises sur les toits ou des pylônes, puissance maximale de 320 W en fonction de la classe et sensibilité de -104 dBm Micro-BTS : utilisé à l’intérieur des bâtiments (gares,

centres commerciaux), puissance maximale de 20 W, sensibilité minimale de -87 dBm

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– Le BSC (Base Station Controller) � Contrôleur de station de base � Equipement gérant la ressource radio

– Allocation de canaux – Décision du handover en exploitant les mesures

effectuées par les BTS et les mobiles – Contrôle de puissance

� Contrôle un ensemble de BTS et permet une première concentration des circuits vers le MSC

2- NSS (Network Sub-System) ou Sous système d’acheminement

Composé de plusieurs entités dont : – MSC (Mobile-services Switching Center)

� Commutateur téléphonique associé à une base de données (VLR)

� Gère les communications entre mobiles et entre un mobile et un autre équipement réseau

� Dialogue avec le VLR pour gérer la mobilité sur une zone de localisation (centaines de cellules) et l’exécution du handover lorsqu’il est impliqué

� Vérifie les caractéristiques des abonnés lors des appels départ � Gère la transmission des messages courts � Peut avoir une fonction passerelle GMSC (Gateway MSC)

– VLR (Visitor Location Register) � Base de données contenant des données similaires à celles du

HLR mais ne concerne que les abonnés présents dans une zone donnée

� Mémorise les caractéristiques des abonnés présents dans la zone de localisation

� Gère les identités temporaires des mobiles (TMSI) présents dans la zone

� Toujours associée à un MSC en pratique – HLR (Home Location Register)

� Base de données de grande capacité � Mémorise les caractéristiques des abonnés et le profil de

chaque abonné (services supplémentaires autorisés, autorisation d’appel international, etc.)

� Mémorise aussi – L’identité internationale de l’abonné (IMSI) – Le numéro d’annuaire de l’abonné (MSISDN)

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– La localisation grossière de l’abonné (numéro du VLR)

� Données entrées par l’opérateur – EIR (Equipment Identity Register)

� Base de données annexe contenant les identités des terminaux

� Permet de vérifier que le terminal utilisé est autorisé à fonctionner sur le réseau (détection de terminaux volés, non homologués, etc.)

– AuC (Authentification Center) � Entité mémorisant pour chaque abonné une clé secrète

d’authentification des demandes de services et de chiffrement des communications

� En général associé au HLR ou intégré au HLR

3- OSS ( Operating Sub-System) ou Sous-système d'exploitation et de Maintenance Il Permet à l’opérateur d’exploiter et de maintenir son réseau et comprend les 4 fonctions suivantes :

� Administration commerciale – déclaration des abonnés, des terminaux, facturation,

etc. � Gestion de la sécurité

– détection d’intrusion � Exploitation et gestion des performances

– observation du trafic et de la QoS � Maintenance

– détection des défauts et test d’équipements Il comprend :

– NMC (Network Management Center) � Permet l’administration générale de l’ensemble du réseau par

un contrôle centralisé – OMC (Operating and Maintenance Center)

� Permet la supervision locale des équipements

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V - Services

-Services de voix et de données

– Services de téléphonie à 13 kb/s � Appel, renvoi d’appel, double appel � Affichage de numéro � Appel d’urgence (112) � Etc.

– Transmission de donnée à au plus 14,4 kb/s (9,6 kb/s en général) – Service de messages courts SMS (160 caractères maximum) – Service de fax

VI-Découpage du spectre de fréquences Le découpage du spectre en porteuses espacées de 200 kHz s’effectue comme suit :

• En GSM 900 : 124 porteuses • En GSM 1800 : 374 porteuses

La numérotation des porteuses est effectuée par ARFCN (Absolute radio Frequency channel Number) La correspondance des porteuses des voies montante (fu) et descendante (fd) est la suivante :

• En GSM 900 : fu = fd – 45 MHz • En GSM 1800 : fu = fd – 95 MHz

– Porteuse duplex : fu et fd 1-Duplexage

A toute fréquence descendante fd, correspond une fréquence montante fu.

On observe un retard de 3 slots de la trame TDMA montante par rapport à la trame descendante.

Le terminal est semi-duplex au niveau physique et permet de recevoir et 3 slots plus tard de transmettre.

La Station de base, quant à elle est duplex et permet de transmettre et recevoir simultanément

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2-Multiplexage temporel Dans le multiplexage temporaire, chaque porteuse est découpée en 8 intervalles de temps (slots) de 577 µs. Une Trame TDMA est un ensemble de 8 intervalles de temps répétés régulièrement d’une durée de 4,615 ms et chaque trame TDMA est numérotée 3-Saut de fréquence

Le saut de fréquence est une répartition du canal physique sur une suite de fréquences (suite pseudo aléatoire). Il permet de mieux résister aux évanouissements et d’obtenir la diversité d’interférence (interférence moyennée sur l’ensemble des communications).

4-Modulation

La modulation utilisée est GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) qui est une Modulation à 271 kbauds / s binaire c’est-à-dire un symbole égale à 1 bit. 5-Le burst

Le burst est l’élément de base sur l’interface radio. Les transmissions sont

faites par burst remplissant les slots. Un burst égale à 148 bits soit 546 µs, le plus souvent. Il est constitué de la séquence d’apprentissage pour la synchronisation et le sondage de canal comportant 26 bits, de suite de données de 114 bits et des bits de garde de 6 bits pour stabiliser la puissance.

Données 573Séquence

apprentissage 26

3Données 57

Slot = 156,25 bits (577 µs )

Structure du burst normal 8,25 bits

11

8

6-Transmission de la parole

7-Codage de la parole

Le codage de la parole utilise le code de la parole à 260 bits toutes les 20 ms avec un débit en sortie du codec de 13 kb/s

. 8-Codage du canal

Le codage du canal utilisé pour la protection contre les erreurs, comporte 456 bits toutes les 20 ms équivalent à un débit en sortie du canal de 22,8 kb/s 9-Entrelacement L’entrelacement permet de minimiser l’impact des erreurs de transmission sur la qualité de la voix reconstituée et est constitué d’un bloc de parole transmis sur 8 trames TDMA (8x57 bits). La non- réception d’un burst est sans effet sur la qualité 10-Canal physique

Un canal physique sans saut de fréquences est un intervalle de temps sur une fréquence égale à l’intervalle de temps donné dans des trames TDMA successives.

Multiplexage / burst

Entrelacement

Modulation

Chiffrement

Codage de canal

Codage de source

Démultiplexage / Extraction

Désentrelacement

Démodulation

Décryptage

Décodage de canal

Décodage de source

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Quant à un canal physique avec saut de fréquences, c’est un intervalle de temps (slot) sur une suite de fréquences CHAPITRE II : LA SIGNALISATION SEMAPHORE (SS7)

I- Le RTC Réseau téléphonique public commuté est un réseau à commutation de circuits constitué de:

– un réseau d’accès – un réseau de commutation – un réseau de transmission

II- Architecture du commutateur – Unité de raccordement – Réseau de connexion – Unité de commande

� Enregistreur � Traducteur � Taxeur � Unité d’exploitation et de maintenance

III-Transmission

– Multiplexage temporel des circuits (PDH et SDH) – MIC=30 voies, débit utile 1,92 Mb/s, débit réel 2,048 Mb/s (32 IT

ou Intervalles de Temps) – En PDH : Capacité de niveau n = 4 x Capacité de niveau n-1 – Circuit : intervalle de temps dans un MIC

IV-Boucle locale

– Filaire ou radio (BLF ou BLR) – Transmission à 64 kb/s – Partie la plus coûteuse d’un réseau

V-Signalisation voie par voie

– Signalisation d’appel sur la même voie que la communication – Signalisation ne concernant que le circuit sur lequel elle est

échangée – Signalisation impliquant établissement de circuit

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VI-Signalisation sémaphore

– Voie dédiée acheminant la signalisation se rapportant à un ensemble de circuits => Canal sémaphore

– Possibilité de multiplexage du canal sémaphore avec les circuits sur le même support physique

– Avantages et inconvénients de la signalisation sémaphore

• Mise à profit des techniques numériques (rapidité, fiabilité,..) • Complexité (nécessité d’identifier les circuits) • Grande sensibilité aux pannes

=> Mise en œuvre de mécanismes de résistance aux pannes – Deux types de signalisation

• Signalisation associée circuit : signalisation pour établissement d’appel

• Signalisation non associée circuit : échange de signalisation pur (dialogue avec ou entre des bases de données)

VII- Réseau SS7

– Réseau à commutation par paquets spécialisé dans la transmission de signalisation

– Point sémaphore (PS) : source ou destinataire de signalisation (commutateurs, BD, ..)

– Point de transfert sémaphore (PTS) : Commutateur de messages de signalisation ou point de relayage de messages de signalisation. Fonction pouvant être implémentée dans un PS

1-Modes de fonctionnement pour la signalisation associée circuit

– Principe � Spécifie l’association entre le canal sémaphore et les circuits

qu’il commande � Chaque circuit est repéré par un code d’identification de

circuit (CIC) – Trois (3) modes

� Mode associé : commande des circuits entre commutateurs par des messages circulant sur un canal sémaphore reliant ces commutateurs (les PS)

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� Mode non associé : commande des circuits entre commutateurs par des messages circulant dans le réseau sémaphore par des PTS quelconques

� Mode quasi associé : commande des circuits entre commutateurs par des messages circulant dans le réseau sémaphore par des PTS prédéterminés et invariants

2-Architecture en couche du SS7

2.1- MTP : Message Transfert Part

– Sous Système de Transfert des Messages (SSTM) – Équivalent aux 3 couches bases de l’OSI (International Standards

Organisation) – Commutation de paquets – Assure le transfert fiable des messages de signalisation d’un point à

un autre – Composé de 3 sous-couches

� MTP 1 : MTP de niveau 1 � MTP 2 : MTP de niveau 2 � MTP 3 : MTP de niveau 3

• MTP 1 : Couche physique, débit classique 64 kb/s et implantation sur

MIC

• MTP 2 : Couche liaison – Permet le transfert fiable des messages et la surveillance du taux

d’erreur – Trois (3) types de trame

� trame de remplissage

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� trame d’état du canal � trame de message

• MTP 3 : Couche réseau – Orientation des messages de signalisation et gestion du réseau

sémaphore – Chaque PS a une adresse appelée code de point sémaphore (CPS)

national et/ou international – Chaque message MTP3 contient les codes de points sémaphores

destinataire (DPC) et origine (OPC) et l’identification du chemin SLS (Signaling Link Selection)

– Table de routage en dur avec garantie de sequencement hors cas de panne

– Routage à partir du triplet DPC, OPC et SLS

2.2-TCAP : Transaction Capabilities Application Part – Permet de structurer le dialogue avec « ouverture » et « fermeture »

de session – 2 sous-couches

� Couche component : permet de spécifier l’action à mener (invoke, return result, return error et reject)

� Couche transaction : permet d’ouvrir et de fermer le dialogue (TC_begin, TC_continue et TC_end)

2.3-SCCP : Signaling Connection Control Part

– Sous-Système de Commande des connexions Sémaphores (SSCS) – Transport de la signalisation non associée circuit (sans numéro de

téléphone et sans CIC) en national et international – Consultation de bases de données (localisation d’un mobile,

conversion de numéro,..) – Classes de services

� Classe 0 : service en mode non connecté le code SLS peut être tiré de façon aléatoire

� Classe 1 : service en mode non connecté avec garantie de séquencement.

le même code SLS pour les échanges entre 2 mêmes PS � Classe 2 : service en mode connecté segmentation et

réassemblage des messages de plus de 255 octets � Classe 3 : service en mode connecté avec contrôle de flux

Dans GSM, utilisation des classes 0 ou 1 dans le NSS et de la classe 2 entre le BSC et le MSC

– Structuration des dialogues par TCAP

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2.4-ISUP (TUP) : ISDN User Part

– Fonctionnement � Signalisation associée circuit � Protocole pouvant être utilisé pour des terminaux non RNIS � Utilisé dans le GSM entre les MSC/VLR � Tous les messages contiennent un CIC faisant référence au

circuit utilisé � Raccroché symétrique

– Etablissement d’appel � Déduction du DPC à partir du numéro du faisceau de circuits � Circuit réservé juste avant l’envoi de la commande initiale

d’appel (IAM)

- Commandes d’appel ISUP

2.5-XAP : Application Part

– Pour la signalisation non associée circuit – Offrir des facilités aux opérateurs pour la fourniture de services

innovants et adaptés à leurs besoins � Fourniture de services supplémentaires (renvoi d’appel,

double appels, affichage de numéros, ..) � Consultation de bases de données (localisation d’un mobile,

conversion de numéro,..) – Equivalent aux couches supérieures de OSI – MAP : Mobile Application Part, pour l’itinérance, la sécurité dans

le réseau GSM

Sigle Signification Explication

IAM Initial Address message Message d’appel contenant le n° demandé

ACM Address Complete Message

Acquittement signifiant que le poste demandé sonne

ANM ANsewer Message Décroché du demandé

REL RELease Fin de communication du demandeur

RLC ReLease Complete Acquittement de la fin de communication

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– INAP : Intelligent Network Application Part, pour les services de réseau intelligent dans le réseau RTC

3-Codes de points sémaphores

– Codes de points sémaphores nationaux (CPSN-NSPC) � Code d’adressage des points sémaphores pour la

commutation des messages MTP sur le plan national � Format laissé à l’appréciation de chaque administration � Codes internes à chaque réseau et non adressables de

l’étranger – Codes de points sémaphores internationaux (CPSI)

� Format à 14 bits composé de : – Code SANC

� 11 bits de poids fort dont 3 bits pour la région (continent) et 8 bits pour le pays

� Géré par l’UIT (Union Internationale des Télécommunications) et attribué à chaque pays

– Code réseau � 3 bits pour l’identification du réseau

� Un PS international possède un CPSI et un CPSN – Codes de points sémaphores internationaux (CPSI-ISPC)

� Notation Internationale : – Région – Pays – Réseau (Ex : CIT 6 - 024 - 2) – Conversion en numérique (Ex : CIT 12482)

Liste des CPSI de la Côte d’Ivoire Code (CPSI) Réseau

12480 Libre 12481 Libre 12482 Côte d'Ivoire Telecom 12483 Libre 12484 Libre 12485 Arobase Telecom 12486 Atlantique Telecom - CI 12487 MTN – Côte d’Ivoire

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-Interconnexion des réseaux SS7

LE RESEAU COEUR GSM 4 – Architecture logique du réseau cœur

• Couches de protocole

• Principes généraux – Utilisation du SS7 dans le réseau cœur GSM comme dans le réseau

RTC – Etablissement des appels en réutilisant au mieux le protocole

classique (ISUP) – Protocole MAP utilisé pour la signalisation non associée circuit

(localisation, sécurité, etc.)

MTP3

SCCP

MTP1

MTP2

TCAP

MAP

MTP3

SCCP

MTP1

MTP2

CAA MSC / VLR HLR

MTP3

ISUP

MTP1

MTP2

TCAP

MAP

MTP3

MTP1

MTP2

ISUP

RTC PLMN : Réseau mobile

PS PS

PTS PTS

PSPS

PTS

PSPS

PTSPTS

PS PS

Réseau SS7 international

Réseau SS7 pays A

CPSICPSN

CPSICPSN

CPSNCPSN

CPSN

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– Interopérabilité avec les réseaux existants (RTC) – Fourniture de services supplémentaires

• Interfaces du réseau cœur

5 – Architecture logique des interfaces UM – Abis -A

• Couches de protocole

• Rôle des couches sur l’UM – Couche CM (Connection Management)

• Le contrôle des appels (Call Control CC) • Les services supplémentaires (Supplementary Services SM) • Les messages courts (Short Messages Service SMS) • Utilisée entre le mobile et le MSC

– Couche MM (Mobility Management)

Interface Localisation Utilisation

A BSC-MSC Usage divers (interface BSS – NSS)

B MSC - VLR Usage divers (rarement conforme à la norme)

C GMSC - HLR SM/GMSC - HLR

Interrogation du HLR pour appel ou message entrant

D VLR - HLR Gestion des infos d’abonnés, de localisation et de services supplémentaires

E MSC - MSC MSC - SM/GMSC

Exécution du handover et transport de messages courts

F MSC - EIR Vérification de l’identité du terminal

G VLR - VLR Gestion des infos d’abonnés

SS7

H HLR - AuC Authentification

Ph Layer

LAPDm

RR

MTP3

MM

SCCP

CM

BSSAP

MTP1

MTP2

MM

CM

Ph Layer

LAPDm

MTP3

SCCP

BSSAP

MTP1

MTP2

RR

Ph Layer

LAPD

Ph Layer

LAPD

MS BTS BSC MSCUm Abis A

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• Identification et authentification • Mise à jour de localisation (Location update) • Utilisée entre le mobile et le MSC

– Couche RR (Radio Ressource Management) • Allocation de fréquences et de canaux • Exécution du handover • Report des mesures de niveaux des signaux • Utilisée entre le mobile et le BSC

6-Déroulement d’un appel FIXE- FIXE

CAA CAA

IAM (n°, CIC)

Terminal TerminalSet up (n°)

Set up (n°)Call proceedingCall proceeding

AlertingACM (CIC)Alerting

Connect

Connect AckANM (CIC)

Connect

Connect Ack

REL (CIC)

RLC (CIC)

Disconnect

Release

Release complete

Disconnect

Release

Release complete

Conversation

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7-L’appel MOBILE VERS FIXE 1

• Schéma simplifié de l’appel MOBILE VERS FIXE

MSC/VLRMS (BSS) CAA Phone

CM Request

Authentification - chiffrement

Set Up (Called number)IAM (n°, CIC)

Assign Command

Traffic channel

Alerting

Set up (n°)

Call proceeding

Alerting

ACM (CIC)

Connect

Connect AckANM (CIC)

Call proceeding

Assign Complete

Connect

Connect Ack

MS CAAGMSCMSC/VLRBSS

HLR

Principe simplifié de l’appel entrant (appel arrivé)

MSISDNMSRNTMSITMSI

MSISDN

MSRNMSRN

IMSI

1

2

3

4 5

678

19

8-L’appel MOBILE VERS FIXE avec prise en compte du GMSC

VIII - Les SMS

1-SMS : Short Message Service

Le SMS consiste à la transmission de messages de 160 caractères entre un mobile et un serveur et réciproquement.

Le serveur utilisé est le SM-SC (Short Message Service Center) qui stocke le message en cas d’indisponibilité du mobile demandé et horodate les messages.

En cas de disponibilité du mobile, le réseau se charge d’avertir le SM-SC. Au cours d’une communication, le SM-SC à la possibilité de transférer des messages courts sans allocation supplémentaire de ressource radio.

• Classes de message (4 classes)

– Classe 0 : Message destiné au mobile pour affichage et acquittement immédiats (stockage pas nécessaire)

– Classe 1 : Message destiné au mobile à stocker. Acquittement si stockage possible dans le terminal ou la SIM

– Classe 2 : Message destiné à la carte SIM et acquittement si stockage possible dans la carte SIM

– Classe 3 : Message destiné à un terminal externe mais acquittement dès que le message peut être stocké dans le mobile

MSC/VLRMS (BSS) GMSC CAA

Assign command (TCH)

Setup (calling number)

Call confirm

MAP send routinginfo (MSISDN)

paging (TMSI)

Authentification chiffrement

IAM (MSISDN)

ACM (CIC)

MAP provide roamingnumber (IMSI)

ANM (CIC)

paging result

Connect

Connect Ack

HLR

MAP provide roamingnumber ack (MSRN)

MAP send routinginfo ack (MSRN)

IAM (MSRN, CIC)

AlertingACM (CIC)

ANM (CIC)

Conversation

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• Applications des SMS – Service de messagerie bidirectionnelle (chat) – Service de transmission de consommation ou de taxes

téléphoniques en temps réel – Programmation ou lecture à distance de carte SIM – Etc.

2-Transmission de SMS dans le réseau – SMS transportés dans des messages MAP – Utilisation de la signalisation sémaphore non associée circuit

(économie de circuits) – Pas besoin de numéro de roaming (MSRN)

IX - Canaux logiques 1-Définition

Les canaux logiques sont définis comme une suite d’intervalles de temps dans un canal physique dédiée à une fonction spécifique.

2-Fonctions

Ils permettent la diffusion d’informations systèmes au mobile qui sont l’identité de l’opérateur, la zone de localisation, les règles d’accès au réseau et etc.

Ils assurent les mécanismes d’accès pour demander l’établissement d’un circuit et le contrôle en temps réel de chaque terminal en communication. Exemple de la diffusion d’informations systèmes sur le slot « 0 » uniquement: le mobile écoute seulement 1/8 des slots Il existe trois types de canaux logiques dont les canaux de diffusion, les canaux de contrôle partagés et les canaux dédiés.

3-Canaux de diffusion

Ils constituent la voie balise (unidirectionnelle) et permettent la diffusion d’informations systèmes variant peu dans le temps dans le sens descendant. Implémentés sur une porteuse dite « porteuse BCH », sur le slot « 0 » et sur une structure de multi-trame à 51 trames, ils n’ont pas de saut de fréquence sur le slot « 0 » et n’assurent pas de contrôle de puissance.

Ils assurent la diffusion des informations de synchronisation, l’identité de l’opérateur et de la cellule, la zone de localisation, les paramètres radio (puissance à utiliser dans la cellule), les règles d’accès (nombre de répétition en cas de collusion), etc. à l’ensemble des mobiles de la cellule.

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Il excite trois types de canaux de diffusion qui sont le canal FCCH (Frequency Correction Channel), le canal SCH (Synchronization Channel) et le canal BCCH (Broadcast Control Channel).

• Canal FCCH (Frequency Correction Channel)

Canal unidirectionnel descendant, il permet au terminal de se caler finement sur la fréquence BCH (oscillateur de la station de base).

Présent seulement sur le slot « 0 », il est implémenté sur une structure multi-trame à 51 trames (1 fois toutes les 10 trames)

• Canal SCH (Synchronization Channel)

Canal unidirectionnel descendant, il permet au terminal de se caler finement en temps sur le slot « 0 » (heure locale du réseau). Présent seulement sur le slot « 0 », il est implémenté sur une structure multi-trame à 51 trames (1 fois toutes les 10 trames).

• Canal BCCH (Broadcast Control Channel)

Canal unidirectionnel descendant, il contient les informations servant à la

sélection de cellule qui sont le seuil de réception exigé, le niveau de puissance, la zone de localisation et l‘identité de l’opérateur.

Il permet à un mobile de se mettre en veille en restant calé sur une cellule, établit l’organisation des canaux et définit la liste des voies balises des cellules voisines.

Il règle les accès aléatoires et permet le contrôle dynamique de puissance. Implémenté sur une structure multi-trame à 51 trames (4 bursts par 51

trames), il peut être présent sur les slots « 0, 2, 4 et 6» REMARQUE Le BSIC (Base Station Identity Code) permet de colorier des stations de base ayant la même fréquence BCH pour identifier localement chaque cellule, de différencier deux canaux en diffusion venant de 2 stations de base ayant la même fréquence et assure un adressage local court des stations de base. Il est composé de 6 bits dont trois bits pour le code de couleur d’une station de base dans le réseau et les trois autres bits pour le code de couleur du réseau pour résoudre les problèmes entre réseaux de pays limitrophes.

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4-Canaux de contrôle partagé

Les canaux de contrôle partagé unidirectionnels permettent l’allocation d’un canal physique dédié, la transmission des informations sur le slot « 0 » (montant ou descendant) et de l’identité des mobiles appelés en diffusion (paging).

Ils autorisent l’accès aléatoire des mobiles qui appellent ou répondent à un paging.

Il existe quatre types de canaux de contrôle partagé qui sont le canal PCH (Paging Channel), le canal RACH (Random Access Channel), le canal AGCH (Access Grant Channel), et le canal CBCH (Cell Broadcast Channel).

• Canal PCH (Paging Channel)

Canal unidirectionnel descendant, le PCH contient les messages de paging envoyés à un ou plusieurs mobiles (4 maxi) adressés par leur IMSI ou TMSI.

Il excite plusieurs types de configurations dont : � 12 bursts par 51 trames sur un slot (slot « 0 ») � 36 bursts par 51 trames sur un slot (slot « 0 ») � 36 bursts par 51 trames sur plusieurs slots (slots « 0, 2, 4, 6

»)

• Canal AGCH (Access Grant Channel ) Canal unidirectionnel descendant, le AGCH contient les informations sur la

ressource allouée au mobile (numéro de la porteuse, intervalle de temps, séquence de saut de fréquence,..). Plusieurs configurations sont possible :

� 12 bursts par 51 trames sur un slot (slot « 0 ») � 36 bursts par 51 trames sur un slot (slot « 0 ») � 36 bursts par 51 trames sur plusieurs slots (slots « 0, 2, 4, 6

»)

• Canal RACH (Random Access Channel) Le RACH est un canal unidirectionnel montant contenant la demande de canal du mobile. Il peut être configuré en 51 bursts par 51 trames sur un slot ou plusieurs slots ou 27 bursts par 51 trames sur un slot (slot « 0 »)

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• Canal CBCH (Cell Broadcast Channel )

Le canal unidirectionnel descendant CBCH permet de diffuser des messages courts spécifiques à plusieurs terminaux simultanément (météo, infos routières, etc...) 5-Canaux dédiés

Un canal dédié est un canal logique ou partie de canal logique alloué par le réseau à un terminal évitant tous collusions possibles avec d’autres terminaux dans la cellule. Ce sont des canaux bidirectionnels ayant pour débits 13 kb/s pour la voix, 12 kb/s pour les données et 9,6 kb/s pour la signalisation.

Selon leur débit, les canaux dédiés sont constitués en deux groupes qui sont les canaux dédiés à plein débit (canal physique entier) et les canaux dédiés à faible débit pour la signalisation (partie du canal physique).

Un canal dédié est composé d’un canal écoulant les informations (voix, données et signalisation) et d’un canal lent associé permettant un échange régulier d’informations entre le terminal et le réseau (contrôle de puissance, mesure radio, etc.)

Il excite quatre types de canaux dédiés qui sont le canal SDCCH (Stand-alone Dedicated Control Channel ), le canal TCH (Traffic Channel), le canal SACCH (Slow Associated Control Channel) est un canal associé au TCH et le canal FACCH (Fast Associated Control Channel ).

• Canal TCH

Canal dédié alloué au terminal pour une communication, il sert à

transmettre les informations de voix (13 kb/s) ou de données (12 kb/s). Il faut à tout moment contrôler les paramètres physiques de la liaison d’où

la nécessité d’un canal de contrôle associé : SACCH.

• Canal SACCH Canal lent associé à bas débit, il sert à rapporter les mesures de niveaux de puissance et les informations de synchronisation ou d’alignement de slot (TA Time Advance). Il sert également à transmettre la signalisation « lente ».

• Canal FACCH

Canal dédié alloué au terminal pour l’exécution du handover, il remplace le SACCH au cours de celui-ci.

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• Canal SDCCH

Canal dédié bidirectionnel, le SDCCH est alloué au terminal pour

signalisation (mise à jour de localisation, gestion des appels, authentification, messages courts, etc.).

Possédant un SACCH associé, il est configuré sur les multitrames à 51 trames (16 ou 32 slots). 5-Synthèse

En synthèse, Les canaux en diffusion sont utilisés pour la diffusion des messages systèmes, forment la voie balise et sont unidirectionnels dans le sens BS -> MS.

Quant aux canaux communs ou de contrôle partagés sont utilisés pour l’accès initial et sont unidirectionnels dans le sens BS -> MS ou MS -> BS.

Enfin, les canaux dédiés sont utilisés pour la transmission de la voix et les données à moyen débit (le canal TCH), pour la signalisation à faible débit ( le canal SDCCH) et à moyen débit (le canal FACCH).

Le FACCH remplace le SACCH pour la signalisation rapide lors du

handover. Tout canal dédié a son canal lent associé pour le contrôle de la liaison : Canal SACCH.

• Tableau récapitulatif des canaux logiques

Classe Sous-classe Fonction Frequency Correction Channel (FCCH) Calage sur la fréquence Synchronization Channel (SCH) Synchronisation et

identification

Broadcast Channel (BCH) Unidirectionnel en diffusion Voie balise

Broadcast Control Channel (BCCH) Informations systèmes

Paging Channel (PCH) Appel du mobile Random Access Channel (RACH) Accès aléatoire du mobile Access Grant Channel (AGCH) Allocation de ressource

Common Control Channel (CCCH) Bidirectionnel Accès partagé Cell Broadcast Channel (CBCH) Messages courts diffusés

Stand-alone Dedicated Control Channel (SDCCH)

Signalisation

Traffic Channel (TCH) Fast Associated Control Channel (FACCH)

Voix ou données Exécution du handover

Dedicated Channel Canaux dédiés Bidirectionnel Accès individuel Canal associé

Slow Associated Control Channel (SACCH) Supervision de la liaison

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6-Allocation de canaux dédiés

Pour toute opération d’allocation de canaux dédiés, un paging est effectué sur les cellules de la zone de localisation si c’est le réseau qui initie l’opération suivie de l’accès du MS sur le canal RACH.

Ensuite, un canal dédié au MS est alloué sur le canal AGCH par le BSC et la signalisation entre le MS et le MSC (demande du service, authentification, etc.) est transféré sur le canal SDCCH.

Enfin le passage sur le canal dédié TCH est effectué si nécessaire. 7 - Sélection de cellule

• Première mise en service du mobile

Tout d’abord, le mobile est allumé. Une liste de voies balise est constituée suivie de l’écoute des 400

fréquences (environ) GSM 900 MHz et 1800 MHz afin d’effectuer le tri des 40 fréquences les plus puissantes et le stockage de la liste ces 40 fréquences dans le mobile. Ensuite, la fréquence la mieux reçue est sélectionnée.

La synchronisation du mobile s’effectue en recherchant le slot « 0 » et vérifiant que la fréquence transporte une voie balise.

Enfin une écoute des informations systèmes permet la vérification de l’accès et de l’identité de l’opérateur et la surveillance du niveau de réception sur les voies balises des cellules voisines par le mobile.

Si accès interdit, une autre fréquence est sélectionnée dans la liste. Si accès autorisé, le terminal reste à l’écoute de la voie balise.

• Etat de veille

En état de veille, une écoute des informations systèmes et du canal PCH

(slot « 0 ») de la cellule courante est effectuée pour détecter des appels éventuels.

Les niveaux de réception sur la voie balise courante et les voies balises des cellules voisines sont mesurés et permet la transmission des six meilleures voisines sélectionnées au BSC. En cas de sélection d’une nouvelle cellule, il y a aucun échange de signalisation si la zone de localisation est identique et une mise à jour de localisation si la zone de localisation est différente.

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8-Allocation d’un canal dédié sur demande du MS

Cette opération passe par l’accès aléatoire du MS sur le canal RACH permettant le choix d’un nombre aléatoire, l’accès à l’heure locale et à la catégorie de service demandé (appel d’urgence, réponse à un paging, signalisation, etc.).

Une demande de la BTS est transmise vers le BSC qui alloue un canal correspondant à la demande et un message d’allocation comportant la description complète du canal dédié alloué, l’heure d’émission de la demande de canal, la valeur de l’avance de temps (TA) et la liste des fréquences à considérer pour la séquence de saut de fréquences est transmis sur le canal AGCH par la BTS.

Ensuite, une connection LAPDm est établie sur le canal SDCCH entre la MS et la BTS et une connection SCCP entre BSC-MSC. Enfin un échange de signalisation s’effectue entre le mobile et le réseau. 9-Réponse à un appel en diffusion

Une commande de paging est envoyée sur le canal PCH par le BSC aux mobiles via les BTS de la zone de localisation (message de paging pouvant contenir plusieurs TMSI) suivi par une demande de canal dédié au mobile concerné sur le canal RACH.

Ensuite, un canal dédié SDCCH est alloué au mobile et un message d’allocation sur le canal AGCH est transmis par la BTS.

Une connexion LAPDm est établie sur le canal SDCCH entre la MS et la BTS suivie d’ une connexion SCCP entre BSC-MSC. Enfin, le mobile répond au paging X - Données 1-Identités et numéros

• IMSI (International Mobile Station Identity)

Identité internationale de l’abonné (unique dans le monde) selon la recommandation UIT-T E.212, il est mémorisé dans la SIM, le VLR et le HLR. Utilisé dans le réseau cœur pendant l’inscription et les appels, il est inconnu de l’utilisateur et est composé de 15 chiffres au maximum dont :

– MCC (Mobile Country Code) : 3 chiffres – MNC (Mobile Network Code) : 1 ou 2 chiffres – MSIN (Mobile Subscriber Identification Number)

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� 11 chiffres maximum � Comprend le numéro du HLR

• MSISDN (Mobile Station ISDN Number)

Numéro international de l’abonné (unique dans le monde) selon la recommandation UIT-T E.164, il est mémorisé dans VLR et HLR et converti en IMSI par le HLR (table de correspondance). Connu de l’utilisateur, il est composé de quinze (15) chiffres au maximum composé :

– CC (Country Code) : 3 chiffres maximum – NDC (National Destination Code) : numéro identifiant

l’opérateur – SN (Subscriber Number) : numéro de l’abonné

2-Données liées à la mobilité

• TMSI (Temporary Mobile Station Identity) Numéro temporaire alloué au terminal pour la sécurité, il est mémorisé dans la SIM et le VLR. Utilisé sur l’interface radio pendant l’inscription et les appels, il est inconnu de l’utilisateur et est composé de 4 octets au maximum

• LAI (Location Area Identity) Identité de la zone de localisation, il est composé du MCC, MNC et LAC (Location Area Code) de 2 octets maximum et est mémorisé dans SIM et VLR. Il est inconnu de l’utilisateur

• MSRN (Mobile Station Roaming Number)

Numéro de roaming permettant d’utiliser les protocoles téléphoniques classiques pour un appel vers un mobile (ISUP), le MSRN permet au MSC d’origine d’appeler le MSC destinataire.

Inconnu de l’utilisateur, il est alloué par le VLR au GMSC via le HLR pour router l’appel et est mémorisé dans le VLR.

Numéro téléphonique artificiel ajouté dans chaque message international, elle est utilisée en international pour retrouver le réseau d’origine de l’abonné et lui envoyer un message de signalisation. Elle est obtenue à partir de l’IMSI.

Exemple : IMSI = 612 05 xxxxxxxxxx (MTN) => 225 05 xxxxxxxxxx

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3-Données de sécurité PIN (Personnal Identification Number) Code personnel d’identification, le PIN est utilisé pour authentifier l’abonné par rapport à la carte SIM. Connu de l’utilisateur, il est mémorisé dans la carte SIM Ki : Authentication key

La clé d’authentification (KI) permet au réseau de s’assurer de l’authenticité de l’appelant et de s’assurer que l’utilisateur est bel et bien son abonné.

Cette clé n’est jamais transmise dans le réseau et est inconnu de l’utilisateur. Il est mémorisé dans SIM, AuC et HLR.

Kc : Encryption key

La clé de chiffrement (Ke) permet de chiffrer les messages véhiculés sur l’interface radio.

Il est mémorisé dans la carte SIM ou le terminal, le BSC et le VLR Il est calculé à partir de Ki, l’algorithme A8 et un nombre aléatoire RAND.

XI - La mobilité

1-Fonctions de mobilité

Dans le NSS, les dialogues sont gérés par le protocole MAP. Dans le mobile, ce sont les couches MM (Mobility Management) et CM

(Call Management) qui gèrent les dialogues. Tous ces dialogues sont transparents aux BTS et BSC. 2-Fonctions de sécurité L’authentification s’effectue avec l’algorithme A3, la clé Ki et un nombre aléatoire RAND (nombre aléatoire) tandis que le chiffrement se fait avec la clé Kc et l’algorithme A5 3-Authentification

Tout d’abord, le réseau calcule le SRES (résultat) en fonction de A3, Ki et

d’un RAND.

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Il transmet ensuite le RAND au mobile qui calcule à son tour le SRES et le transmet au réseau.

Enfin, il compare les 2 SRES. Si il y a égalité, alors l’authentification a réussie et donc mobile accepté par

le réseau. Sinon, l’authentification a échoué et donc mobile refusé par le réseau.

4-Chiffrement

Tout d’ abord, on a le calcul du Kc en fonction de A8, Ki et d’un RAND. Ensuite le calcul de la séquence de chiffrement en fonction de Kc et A5

(A5 est unique pour tous les pays) est effectué. Enfin, le chiffrement des données avec la séquence de chiffrement. 5-Gestion des triplets

Cinq (5) triplets RAND – SRES – Kc sont générés et mémorisés dans le VLR.

Les opérateurs ont la possibilité développer leurs propres algorithmes A3 et A8.

6-Localisation des données

En gris les données variant dans le temps. Coté mobile, les données de sécurité sont toutes dans la carte SIM

A3

A8

Ki

IMSI

Kc

SRES

RAND

SIM VLR HLR/AuC

A5

Kc TMSI

IMSI

Ki

A8

A3

IMSI

Kc

TMSI

Kc

A5

Terminal BTS

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7-Mise à jour de localisation

L’inscription est une mise à jour de localisation effectuée lorsque le mobile change de zone de localisation LAI. Elle peut se fait de façon périodique.

Pour une inscription d’un mobile dans une nouvelle zone dépendant du même VLR, aucune action n’est effectuée sur le réseau cœur (procédure rapide) mais il y a éventualité d’authentification.

Au cours d’un passage dans un nouveau VLR, il y a un échange de messages SS7 sur le réseau cœur (Procédure plus longue) suivi d’une authentification et d’un chiffrement quasi obligatoire. Enfin un nouveau TMSI est alloué.

• Première mise à jour de localisation

BSSMS MSC/VLR HLR

MM Location Update Request (IMSI) MAP Send Authent Info (IMSI)

MM Authentication Request

MM Authentication ResponseMAP Update Location

MAP Insert suscriber data

MAP Insert suscriber data ack

MAP Update Location AckRR Cipher Mod Command

BSSMAP Cipher Mod CompleteRR Cipher Mod Complete

MM TMSI Reallocation Command

MM TMSI Reallocation Complete

MM Location Update Accept

BSSMAP Cipher Mod Command

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• Mise à jour de localisation avec nouveau VLR

8-Handover

Le handover est un changement de cellule en cours de communication. L’algorithme de décision se trouve dans le BSC.

Lorsque la décision est prise par le BSC d’effectuer le handover, la procédure est ensuite prise en charge par la couche « RR » et est transparente aux couches supérieures.

Enfin, La cellule cible doit être reçue avec un bon niveau et posséder un canal disponible. Il excite quatre (4) types de handover :

� Handover intra-BSC � Handover inter-BSC � Handover inter-MSC normal � Handover inter-MSC subséquent (inter-MSC sans lien direct)

BSSMS MSC/VLR HLR

MM Location Update Request (TMSI, LAIold) MAP Send Identification (TMSI)

MAP Send Identification Ack (IMSI, rand,sres,Kc)MM Authentication Request

MM Authentication ResponseMAP Update Location

MAP Insert Subscriber Data

MAP Insert Subscriber Data ack

MAP Update Location Ack

RR Cipher Mod Command

BSSMAP Cipher Mod CompleteRR Cipher Mod Complete

MM TMSI Reallocation Command

MM TMSI Reallocation Complete

MM Location Update Accept

BSSMAP Cipher Mod Command

Old VLR

MAP Cancel Location

MAP Cancel Location ack

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• Types de handover

• Fonctionnement des handover

L’handover inter-BSC est l’ensemble des messages échangés entre les différents BSC via le MSC et l’handover inter-MSC quant à lui, est l’ensemble des messages échangés entre BSC via les MSC

Au cours du handover les messages échangés sont en protocole MAP dans le réseau.

Il y a rétablissement du circuit comme pour un renvoi d’appel par le protocole ISUP nécessitant d’un numéro de handover (MSRN). Le MSC qui a établi la communication reste toujours maître de celle-ci.

MS

BTS BTS

BSCBSC

BTSBTS BTS

MSC

BSCBSC

MSCMSC

Intra-BSC Inter-MSCSubséquent

Inter-MSCInter-BSC

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INTRODUCTION A L’INGENIERIE RADIO GSM ET DIMENSIONNEMENT

Introduction et définitions

– Une communication mobile = deux liaisons � Une liaison montante et une liaison descendante � Deux émetteurs de puissances différentes � Deux récepteurs de sensibilités différentes

– Equilibrer la liaison � La station de base reçoit le mobile et le mobile reçoit la

station de base – Configuration standard

� Sectorisation ou omnidirectionnel � Type d’antenne � Puissance d’émission

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CHAPITRE I : CONSTITUTION DE LA CHAINE DE TRANSMISSION

– Chaque élément de la chaîne de transmission peut apporter des gains et/ou des pertes

– Dissymétrie due aux systèmes de couplage

I-Atténuation en espace libre

- Prw = Pe.Ge.Gr.(λ/(4πd))2 ; PrdB = PedB + GedB + GrdB – L - L = 20 log (f) + 20 log (d) + 32,4 avec

Pr : puissance reçue ; Pe : puissance d’émission ; Ge : gain de l’antenne d’émission ; Gr : gain de l’antenne de réception ; f : fréquence d’émission en MHz ; d : distance max de propagation en Km.

II-Liaison descendante

– PIRE_BS = Pe + G_antenne – Pertes_couplage – Pertes_cables – Seuil_reception_MS = Sensibilité – Gain_antenne – Affaiblissement_max_desc = PIRE_BS – Seuil_reception_MS

III-Liaison montante

– PIRE_MS = Pe + G_antenne – Seuil_reception_BS = Sensibilité + Pertes_multicouplage +

Pertes_cables – Gain_antenne – Affaiblissement_max_mont = PIRE_MS – Seuil_reception_BS

E

Coupleur

EEE R R R R

Multi-Coupleur

Duplexeur

Puissance Sensibilité

Antenne

E/R

Puissance sensibilité

Atténuation en espace libre

P.I.R.E

Perte

Gain

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• Liaison équilibrée<=>Affaiblissement_max_descendant =

Affaiblissement_max_montant • PIRE : Puissance qu’il faudrait fournir à une antenne isotrope pour obtenir

le même champ dans la direction considérée (par défaut c’est la direction de rayonnement max)

• Gain exprimé en dBi (dB isotrope) • Emetteur-récepteur = TRX

IV-Caractéristiques d’une antenne

– Omnidirectionnelle ou directive – Gain : Plus l’énergie est concentrée dans le plan, plus le gain est

grand. Plus une antenne est directive, plus son gain est grand – Diagramme de rayonnement

� Ouverture horizontale à 3 dB et 10 dB � Ouverture verticale à 3 dB et 10 dB

– Polarisation (verticale, horizontale ou circulaire) – Dimensions – Tilt (inclinaison légère de l’antenne de la BS vers le bas)

1-Choix des antennes

– Cas du mobile � Economie de coût � Omnidirectionnelle et de gain 0 dBi

– Cas de la station de base � Optimisation des antennes � Gain maximal de 18 dBi � Encombrement et visibilité � Rayonnement et problèmes de santé

– Trisectorisation : � 1 site = 3 cellules � Antennes directives à 120 ° � Pour une même taille de motif, un système omnidirectionnel

est meilleur qu’un système sectorisé

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2-Configuration de la station de base

– Sectorisation ou station de base omnidirectionnelle – Une seule antenne d’émission et de réception

� Economie de place � Coût plus réduit � Nécessité d’insérer un duplexeur

– Une antenne d’émission et une antenne de réception � Système simple (pas de duplexeur) � Coût réduit

– Une antenne d’émission et deux antennes de réception � Diversité de réception (réduction de la marge de fading) � Coût plus élevé � Encombrement

3-Câbles et connecteurs

– Câbles � Câbles coaxiaux (diamètre 1/2’’, 5/8’’, 1-1/4’’,1-5/8’’) � Pertes linéiques en dB/100m pour une gamme de fréquences � Plus le diamètre est grand moins les pertes sont importantes

– Connecteurs � Pertes acceptables

• 0,05 dB par connecteur • 0,1 dB pour chaque connexion fixe • 0,2 dB pour chaque connexion non fixe (raccord entre

deux câbles)

4-Systèmes de couplage et duplexeur

– Coupleur � Boîtier à 2 ou plusieurs entrées et une sortie � Permet à plusieurs émetteurs d’utiliser le même support

physique de transmission � Deux types de coupleurs

– Coupleur hybride � Système simple � 2 entrées et une sortie � Pertes de 3 dB à chaque couplage de 2 voies

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– Coupleur à cavité � Système complexe accordé sur les fréquences � Possibilité de coupler un nombre important de

porteuses � Pertes de 1,5 à 4 dB pour 20 porteuses

– Multi-coupleur (en réception) � Boîtier à une entrée et plusieurs sorties � Permet d’associer plusieurs récepteurs sur une même antenne

(jusqu’à 16 récepteurs) – Duplexeur

� Permet de connecter sur une même antenne les fréquences en émission et les fréquences en réception

� Composé de filtres passe-bande � Economie sur les antennes et sur l’encombrement � Pertes de 0,5 à 2,5 dB

5-Amplificateurs

– Il y a un niveau minimal de bruit au delà duquel on ne peut aller (agitation thermique des électrons)

– Un amplificateur parfait amplifie le signal utile et le bruit – Un amplificateur réel rajoute du bruit (facteur de bruit) – Utilisation des amplificateurs faible bruit

� Amélioration de la voie montante � Amplificateur avec un gain typique de 15 dB � Amélioration de la sensibilité de 4 à 6 dB en réception (voie

descendante) => A utiliser dans les zones rurales (C/N)

6-Le bruit => Atténuation du rapport signal sur bruit (C/N)

Un câble, un connecteur ou un coupleur atténue le signal mais ne rajoute pas

7-Type de couverture

– Couverture « outdoor » = couverture à l’extérieur � Prise en compte de l’atténuation en espace libre � Prise en compte de l’atténuation due aux effets de masques

– Couverture « indoor » = couverture à l’intérieur d’un bâtiment � Prise en compte de l’atténuation en espace libre � Prise en compte de l’atténuation due aux effets de masques � Prise en compte de l’atténuation due à la pénétration du

bâtiment

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– Couverture « incar » = couverture à l’intérieur d’un véhicule � Prise en compte de l’atténuation en espace libre � Prise en compte de l’atténuation due aux effets de masque � Prise en compte de l’atténuation due à la pénétration du

véhicule 8-Couvertures particulières

– Axes d’autoroute � Couverture linéaire � Sites bi-sectorisés

– Tunnels � Utilisation d’antennes placées dans le tunnel � Utilisation de câbles rayonnants

– Câble rayonnant = câble coaxial percé à intervalles réguliers

– Solution coûteuse

9-Travaux d’ingénierie radio

– Faire le bilan de liaison et équilibrer la liaison en tenant compte des masques: cela permet au MS de recevoir le BS et réciproquement

– Planification cellulaire � Détermination du motif (taille minimale) en fonction du type

de zone � Affectation des fréquences (avec réserve) � Faire les mesures pratiques de niveau de signal et de qualité � Optimiser la planification

– Dimensionnement � Estimation du trafic à écouler � Calcul du nombre de circuits � Faire des tests de qualité (taux de blocage, taux de coupure,

etc.) � Optimiser le dimensionnement (capacité du réseau)

– Optimisation continue du réseau

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LES CRITERES DE MESURE

• Critères d’affaiblissement C1 – Niveau de puissance mesuré par le mobile – Calcul du RXLEV correspondant au niveau de puissance mesuré

� RXLEV codé sur 6 bits soit 64 valeurs possibles � RXLEV min = 0 � niveau de réception de -110 dBm � RXLEV max = 62 � niveau de réception de -48 dBm � Valeur du pas : 1 dbm

– Puissance d’émission du mobile dépend de sa classe � GSM 900 : 2 W = 3 dB = 33 dBm � GSM 1800 : 1 W = 0 dB = 30 dBm

– Informations diffusées par la station de base � RXLEV_ACCESS_MIN : niveau minimal requis pour être

dans une cellule � MS_TXPWR_MAX_CCH : Niveau maximum de puissance

d’émission du mobile pour l’accès (en bordure de cellule)

– Critère pour la liaison descendante � A représente la marge en réception � A = RXLEV - RXLEV_ACCESS_MIN � Si A > 0 => la liaison descendante est de bonne qualité � Si A < 0 => la liaison descendante est de mauvaise qualité (le

mobile sort de la cellule) – Critère pour la liaison montante

� Hypothèse : liaison équilibrée (atténuation sur la voie montante = atténuation sur la voie descendante)

� B représente le déficit de puissance � B = MS_TXPWR_MAX_CCH – P � P représente la puissance d’émission du mobile � Si B < 0 => la liaison montante est de bonne qualité � Si B > 0 => 2 cas possibles

• SI A – B > 0 la marge comble le déficit => la liaison montante est bonne

• SI A – B < 0 la marge ne comble pas le déficit => la liaison montante est de mauvaise qualité

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– Critère global C1 � C1 = A – max (0, B) � En pratique les mobiles sont à 1 W et 2 W et les stations de

base sont pour des mobiles de 1 W et 2 W => B = 0 => C1 = A

• Critères de resélection C2 – Permet de favoriser une cellule « b » par rapport à une cellule « a »

(favoriser une cellule moins chargée) – Calcul du C2 sans aspect temporel

� C2 = C1 ± CELL_RESELECT_OFFSET – Sélection d’une nouvelle cellule (cellule b) si :

� C1b > 0 et C2b > C2a – Calcul du C2 avec aspect temporel

� C2 = C1 ± CELL_RESELECT_OFFSET-TEMPORARY_OFFSET

� TEMPORARY_OFFSET permet de défavoriser temporairement une cellule dans les premiers instants

=> Eviter qu’un mobile rapide qui frôle la cellule, la sélectionne – L’hystérésis CELL_RESELECT_HYSTERESIS est utilisé entre 2

cellules de zone de localisation différentes afin d’éviter les mises à jour de localisation trop fréquentes en bordure de zone de localisation

• Conclusions – Première interface radio numérique en Europe – Interface radio GSM paramétrable – Débits limités à cause de l’interface radio (Um) – Mise en œuvre de processus spécifiques aux systèmes radiomobiles

� Emission de balise par chaque station de base sur la voie balise

� Surveillance par le MS de la voie balise courante et des voisines en veille et en communication

� Echanges réguliers de messages entre le terminal et le réseau (signalisation)