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Depuis Adam et Eve, la communication s’est révélée être un des besoins primaires de l’Homme. Durant des siècles l’homme sut se contenter de la parole, des signes ou des écrits comme seuls moyens de communication entre deux personnes éloignées d’une distance importante. Cependant, les savants ont œuvré pour trouver d’autres alternatives aux moyens précaires existants, ce qui a abouti à la naissance de la téléphonie. De cette époque à nos jours, les télécommunications ont beaucoup évolué. On ne transmet plus uniquement de la voix, mais également des images statiques au début, puis de la vidéo et des données. On cherche de plus en plus à promouvoir la création de nouveaux services à fournir aux usagers, qui, de leur côté, ne cessent d’en redemander. De ce fait, les services de télécommunications constituent un domaine à part entière, qui mérite d’être approfondi.
PILE DE PROTOCOLES ET INTERFACES DU GSM
Le GSM, (Global System for Mobile communications), est un système cellulaire et numérique de télécommunication mobile. Il a été rapidement accepté et a vite gagné des parts de marché telles qu’aujourd’hui plus de 180 pays ont adopté cette norme et plus d’un milliard d’utilisateurs sont équipés d’une solution GSM. L’utilisation du numérique pour transmettre les données permet des services élaborés, par rapport à tout ce qui a existé. On peut citer, par exemple, la possibilité de téléphoner depuis n’importe quel réseau GSM dans le monde.
L’architecture GSM
Architecture générale
Le sous-système radio ou BSS (Base Station Subsystem) gère la transmission radio, c’est-à-dire, l’attribution des ressources radio, indépendamment des abonnés, de leur identité ou de leur communication. Il est constitué de trois entités:
• Le terminal d’abonnés : la station mobile est constituée du téléphone portable proprement dit, mais aussi de la carte SIM (Subscriber Identity Module), qui est indispensable pour accéder au réseau.
• Les stations de base : points d’accès au réseau, elles permettent le dialogue avec le mobile en contrôlant la couche physique (transmission, contrôle de puissance et handovers, mesures des interférences, synchronisation temporelle, détection des demandes d’accès des mobiles reçus sur le canal RACH…)
• Le contrôleur de station de base : il gère une ou plusieurs stations de base et communique avec elles par le biais de l’interface Abis. La plupart des fonctions intelligentes du BSS sont implantées à son niveau, notamment les fonctions de gestion des ressources radioélectriques : l’allocation des canaux, la gestion de la configuration des canaux, le traitement des mesures et la décision des handovers intra-BSC.
Le sous-système réseau ou NSS (Network Station Subsystem) assure principalement les fonctions de commutation et de routage. C’est donc lui qui permet l’accès aux autres réseaux de télécommunications. De plus, on y retrouve les fonctions de gestion de la mobilité, de la sécurité et de la confidentialité qui sont implantées dans la norme GSM. Il comporte :
• Le MSC (Mobile Services Switching Center) : partie centrale du NSS, il prend en charge l’établissement des communications de et vers les abonnés GSM. Son rôle principal est d’assurer la commutation entre les abonnés du réseau mobile et ceux des autres réseaux. Il met à jour les bases de données (HLR et VLR).
• Les bases de données associées :
➤ Le HLR (Home Location Register) : c’est la base de données qui gère les abonnés d’un PLMN (Public Land Mobile Network) donné. Le HLR contient : d’une part, toutes les informations relatives aux abonnés : le type d’abonnement, la clé d’authentification Ki, et d’autre part, un certain nombre de données dynamiques telles que la position de l’abonné dans le réseau, et l’état de son terminal.
➤ Le VLR (Visitor Location Register) : Cette base de données, liée à un MSC, ne contient que des informations dynamiques provenant du HLR, lorsqu’un abonné entre dans la zone de couverture du MSC auquel elle est rattachée
➤ L’AUC (Authentification Center) : il remplit la fonction de protection des communications.
Présentation des interfaces et pile de protocoles du GSM
La différence entre protocole et interface est fondamentale. Une interface est le point de contact entre deux entités contiguës, et chaque interface porte différents flux de protocoles. Un protocole vise à établir des règles de signalisation de part et d’autre d’une interface. Un protocole consiste donc en des règles d’échanges entre différentes entités. Le réseau GSM est défini à partir des couches de protocoles utilisées au niveau des différentes interfaces : l’interface Um, l’interface Abis et l’interface A . La structuration en couches reprend le modèle OSI pour les trois premières couches :
• La couche physique,
• La couche liaison de données
• La couche réseau.
La couche physique permet la transmission physique. La couche liaison de données permet de fiabiliser la transmission entre deux équipements. Sur l’interface Abis, cette couche reprend les principales caractéristiques du RNIS. On utilise pour le support de la signalisation, le protocole LAPD (Link Access Protocol for the D channel), basé sur le protocole HDLC (High Data Link Control). Sur les interfaces A et Um, on utilise respectivement le LAPDm spécifique au GSM (LAPD modified) et le MTP niveau 2 du SS7 (Signalling System number 7).
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 : PILE DE PROTOCOLES ET INTERFACES DU GSM
1.1 L’architecture GSM
1.1.1 Architecture générale
1.1.2 Présentation des interfaces et pile de protocoles du GSM
1.2 L’interface Um 6
1.2.1 Le canal physique
1.2.2 Les canaux logiques
1.3 L’interface Abis
1.3.1 Description de l’interface Abis
1.3.2 La couche liaison de données
1.3.3 Messages de niveau 3
1.4 L’interface A
1.4.1 Le Système de Signalisation n°7 du CCITT
1.4.2 Architecture du SS7 reprise par le GSM
1.4.3 Les couches hautes de l’interface A
1.4.3.1 Le BSSMAP (BSS Management Application Part)
1.4.3.2 Le DTAP (Direct Transfert Application Part)
CHAPITRE 2: FOURNITURE DES SERVICES DANS LE RESEAU GSM
2.1 Les procédures liées à l’utilisation du GSM
2.1.1 Procédure de calage à un BTS
2.1.2 Mise à jour de la localisation (Location Updating)
2.1.3 L’authentification et le chiffrement
2.2 Les services de base et procédures associées
2.2.1 Introduction aux services de base du GSM
2.2.1.1 Les téléservices (TS)
2.2.1.2 Les services supports (SS)
2.2.2 Etablissement d’une transaction
2.2.2.1 Transfert de messages dans un service orienté connexion
2.2.2.2 Etablissement d’une transaction
2.2.3 Procédures d’appel
2.2.3.1 Appel de départ (Mobile Originated Call)
2.2.3.2 Appel à l’arrivée (Mobile Terminating call)
2.2.3.3 Libération de la communication
2.2.4 Procédure pour les messages courts
2.3 Les services supplémentaires (SS)
2.4 Le service de données GPRS (Global Packet radio Service)
2.4.1 Les caractéristiques et fonctionnement du GPRS
2.4.2 Architecture GPRS
2.4.2.1 Diagramme du réseau et nouveaux équipements
2.4.2.2 Les interfaces
2.4.2.3 Les piles de protocoles gérées par la MS
2.4.3 Les services
2.4.3.1 Gestion de la mobilité
2.4.3.2 Gestion de la session
2.4.3.3 Gestion des ressources radio
2.4.3.4 Services offerts aux utilisateurs
CHAPITRE 3 : EVOLUTION DES RESEAUX DE TELECOMMUNICATIONS
3.1 L’UMTS : Universal mobile Telecommunications System
3.1.1 Généralités
3.1.2 L’architecture générale du réseau UMTS
3.1.2.1 Le domaine utilisateur
3.1.2.2 Le réseau cœur
3.1.2.3 Le domaine d’accès radio UTRAN (UTRA Network)
3.1.3 Services
3.2 Le NGN (Next Generation Network)
3.2.1 Généralités sur le NGN
3.2.2 Architecture en couches du NGN
3.2.2.1 La Couche d’accès, un moteur pour l’introduction des NGN
3.2.2.2 La couche transport
3.2.2.3 La couche Contrôle
3.2.2.4 La Couche Services des NGN
3.2.3 Les entités fonctionnelles du cœur de réseau
3.2.3.1 La Media Gateway (MG)
3.2.3.2 La Signalling Gateway (SG)
3.2.3.3 Le serveur d’appel ou Media Gateway Controller (MGC)
3.2.4 Architecture de QoS NGN
3.2.4.1 Architectures de QoS existantes
3.2.4.2 Architecture de QoS NGN
CHAPITRE 4 : DIMENSIONNEMENT ET SUIVI DES PERFORMANCES DU RESEAU
4.1 Objectif de la simulation
4.2 Outil de base de données MATLAB
4.3 Réalisation
4.3.1 Préparation
4.3.2 Travail effectué
4.3.3 Présentation de la simulation
4.3.3.1 Dimensionnement d’un réseau
4.3.3.2 Prix des matériels
4.3.3.3 Performances du réseau
4.4 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
