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Moussaoui Mohammed Eng. PhD.TRANSCRIPT
1
L’UMTS et les Technologies émergentes
Ecole Nationale des sciences appliquées, TangerUniversité Abdelmalek Essaadi
2
©
UNIVERSITE
ABDELMALEK
ESSAADI
Dr. M. MoussaouiSpécialité: Télécommunication
ENSA BP : 1818 Tanger Principale – Maroc
E-mail : [email protected]
ECOLE NATIONALE DES SCIENCES APPLIQUEES DE TANGER
UNIVERSITE
ABDELMALEK
ESSAADI
Dr. M. MoussaouiSpécialité: Télécommunication
ENSA BP : 1818 Tanger Principale – Maroc
E-mail : [email protected]
ECOLE NATIONALE DES SCIENCES APPLIQUEES DE TANGER
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L’UMTS et les réseaux de 3e génération
M. Moussaoui
Ecole Nationale des sciences appliquées, TangerUniversité Abdelmalek Essaadi
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Les origines de L’UMTS
� Des perspectives prometteuses� Les systèmes de téléphonie cellulaire connaissent depuis quelques années un
développement sans précédent dans le monde� Les évolutions de la norme GSM vers les services de données type paquet ouvre le
champ à des applications nouvelles� Des systèmes incompatibles
� Des différences importantes sur le segment radio (pas d’itinérance universelle
� Vers une norme commune� Forte volonté de la part des opérateurs de définir un norme commune
JaponAmérique du nordContinent américain, AsieMondialeUtilisation
25khz30khz1250khz200khzEspacement porteuses
800/1400800/1900800/1900900/1800/1900Bande de fréquence (MHz)
TDMATDMACDMATDMA/FDMAMéthodes d’accès
OQPSKDQPSKBPSK/OQPSKGMSKModulation
PDCIS-136IS-95GSM
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La place de L’UMTS dans les réseaux de 3 e
génération
• La standardisation de la 3e génération est placée sous la responsabilité de par L’IUT (International Telecommunication Union)
• L’IUT a défini le concept d’IMT-2000 ayant pour objectifs• Le support des applications multimédias• Le support de débit plus élevés (jusqu’à 2 Mbit/s)• Itinérance universelle
GSMUTRA/FDD
IMT-DS
UTRA/TDDIMT-TC
DECT
DECTIMT-FT
ETSI 3GPP CDMA
2000IMT-MC
3 GPP2
IS-136UWC-136IMT-SC
CWTS
Chine
GPRS
8 autres candidates
IS95
ETSI
TIA (USA)
TD-SCDMA
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L’importance de Normalisation
DS/MC-W-CDMAIS-95
DS-W-CDMA (FDD)TD-CDMA (TDD)
Technologie du réseau d’accès
ANSI - 41GSM-GPRSType de réseau cœur
TIA(USA)TTA(Corée)TTC(Japon)ARIB(Japon)CWTS(Chine)
ETSI (Europe)TTA(Corée)TTC(Japon)
ARIB (Japon)TI(USA)
Organisme affilés
CDMA2000UMTSTechnologie
Janvier 99Janvier 99Date de création
3GPP23GPP
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La structure du 3GPP
3GPP
SA RANCN T GERANDepuis Août 2000
regroupement 3GPP est constitué de groupes distincts, appelés TSG (Technical SpecificationGroups)
Le 3GP est composé de quatre TSG:
SA (Service and System Aspec): a pour objectif de spécifier les services usager et l’architecture générale du réseau UMTS
CN (Core Network): Est en charge des protocoles du contrôle d’appel et de services supplémentaires, ainsi que l’interconnexion avec les réseaux extérieurs
RAN ( Radio Access Network): a pour responsabilité » la définition des protocoles et l’architecture du réseau d’accès de l’UMTS
T (Terminals): a pour objectif de définir la structure de la carte USIM, et les fonctions et les tests de conformance des terminaux UMTS
GERAN (GPRS EDGE Radio Access Network)
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Les objectifs de l’UMTSCompatibilité avec les systèmes de 2 e génération
On retiendra deux exemples d’évolutions mises en places par les opérateurs GSM, dans le but d’augmenter la capacité d’accueil de leur réseau:
Les réseaux micro-cellulaires
les réseaux bi-bande
Macro-Cellule
Micro-Cellule
Les réseaux microcellulaires
GSM 900 DCS 1800
les réseaux bi-bande
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La transparence du réseau vis-à-vis de l’usager
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Les objectifs de l’UMTSCompatibilité avec les systèmes de 2 e génération
Les réseaux GSM actuellement déployés n’étant pas encore saturés, les opérateurs n’ont pas de raison particulière de précipiter leur passage vers UMTS.
L’aspect des premiers réseaux UMTS déployés:
Une large couverture GSM complétés par quelques îlots UMTS mis en place aux endroits de trafic dense.
Îlot UMTS
Couverture GSM
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La transparence du réseau vis-à-vis de l’usager
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Les objectifs de l’UMTSle support multimédia
Le multimédia est la capacité d’accèpter (pour un terminal) ou délivrer (pour un réseau) simultanément des services de natures différentes.
Exemple: voix, visiophonie, transfert de fichiers ou navigation sur le Web
Passerelle Internet
Serveur
PasserelleRTCP
Serveur
Réseau InternetRTCP
Interface Radio
Visiophonie
Transfert de
messages
Navigation Internet
Réseau UMTS
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Les objectifs de l’UMTSLes débits supportés
Les débits supportés� 144 kbit/s en environnement rural extérieur� 384 kbit/s en environnement urbain extérieur� 2 Mbit/s indoor (mobilité réduite)
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Les objectifs de l’UMTSLes classes de services
Les principales contraintes retenues pour la définition des classes de services de l’UMTS:
� Le délai de transfert de l’information
�La variation du délai de transfert des informations
�La tolérance aux erreurs de transmission
Les quatre classes de services définies dans le cadre de l’UMTS peuvent se répartir en deux groupes:
� Les classes A (conversational) et B (streaming) pour les applications à contrainte temps réel
� Les classes C (interactive) et D (background) pour les applications de données sensibles aux erreurs de transmission
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Les objectifs de l’UMTSLes classes de services
La classe A (conversational)
Cette classe regroupe tous les services bidirectionnels
Pour ces applications, le temps de transfert de l’information sont limités à des très faibles valeurs (≅100 à 200 ns).
Une qualité de service acceptable en présence d’erreurs de transmission.
PhonieVisiophonie
La classe B (streaming)
ServeurPhonie
Images, vidéo
La classe B a pratiquement les mêmes caractéristiques que la classe A
Le délai de transfert des informations peut être long dans la mesure ou la variation de ce délai reste limitée.
Écoute de programmes vidéo ou audio
Transfert FTP ou d’images fixe
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Les objectifs de l’UMTSLes classes de services
La classe C (interactive)
Serveur
Commande
Réponse
Un usager entretien un dialogue interactif avec un serveur d’application ou de données
La classe C ne requiert pas de performances temps réel particulière
Il est essentiel pour ce type d’application que l’information ne subisse aucune altération
Navigation sur Internet Transfert des fichiers par FTP Transfert de messages électronique
La classe D (backgrounde)
Serveur
Données
Données
Les caractéristique de la classe D sont assez proches de celles de la classe C
Les informations transmises sont de priorités inférieures à celle de la classe C.
Le transfert de fax notification de message électronique messagerie de type SMS
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Les fréquences attribuées à la 3 e génération
1900
satelliteFDD-DLTDDsatelliteFDD-ULTDD
1920 1980 2010 2025 2110 2170 2200MHz
1885 2025 2010 2200
UMTS
IMT-2000
Micro-Cellule
Macro-Cellule
TDDFDD
FDD: Frequency Division Duplex ( Un accès WCDMA)TDD : Time Division Duplex ( Un accès TD-CDMA)
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160MHz supplémentaires, répartis en 3 bandes:
806-960 MHz, 1710-1885 MHz, 2500-2690 MHz
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Rappels les systèmes de 2 génération (GSM)
M. Moussaoui
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Le réseau GSM
Duplexage en fréquence (FDD : frequency division duplexing)
Accès partagé en temps : TDMA
1 canal en fréquence = 1 porteuse = 1 fréquence1 canal physique = 1 slot par trame1 canal logique = n canaux physiques (ex n=1; n=0,5; n=4,…)
canaux fréquentiels : 124c, 200kHz; 271kb/sectrames de 8 slots
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Les services du GSM
GSM
GPRS
HSCSDEDGE
9.6 Kbit/s
14.4 Kbit/s
115 Kbit/s
171 Kbit/s
384 Kbit/s
1990 1997 2001
� HSCSD: high Speed Circuit Switched (14,4 kbit/s/solt)
� GPRS: General Packet Radio Service (21,4 kbit/slot)
� EDGE: Enhanced Data Rates for GSM Evolution (43,2 kbit/slot)
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L’abonné et le Terminal GSM
Carte SIM Mobile equipment Mobile Station
+
L’identification de L’abonné: IMSI( International M obile Station Identity)
MCCDe 0 à 999
MNCDe 0 à 99
MSINDe 0 à 9 999
MCC (Mobile Country Code) MNC (Mobile Network Code) MSIN (Mobile Station Identification Number)
L’abonné et la carte SIM
L’identification du terminal: IMEI (International M obile Station Equipment Identitiy)
TACDe 0 à 999 999
FACDe 0 à 99
SNRDe 0 à 9 999
TAC (Type Approval Code) FAC (Final Assembly Code) SNR (Serail Number)
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L’architecture du réseau GSM
BTS
BSC MSC GMSC
GGSNSGSN
VLREIR AucHLR
A
GbGn
H
Abis
Um
PacketnetworkRNIS/RTCP
Packetnetwork
Datanetwork(Internet)Gi.IP
Firewall
Gi
BSC
BTS
BTS
A
Le GSM est divisé en deux parties
� Le réseau cœur, NSS: Network Sub-System
� Le réseau d’accès, BSS: Base Station Sub-System
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Le réseau d’accès GSM: BSSBase Station Sub-System
BSS est la partie du réseau qui gère
• L’interface et les ressources allouées sur l’interface radio
• La gestion de la mobilité de l’usager: il s'agit de la fonction de handover
BTS
BSC
Um
BTS
BSC: Base Station ControllerLe BSC est l’equipement qui contrôle une ou plusieurs BTS, ces fonctions principales:� Le routage de l’appel entre la BTS et le MSC� L’allocation des resources utilisées sur l’interface radio� Le contrôle de la BTS
BSC Motorola
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Abis
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Le réseau d’accès GSM: BSSBase Station Sub-System
BTS: Base Transceiver Station
La BTS est l’équipement de transmission radio du réseau GSM, elle effectue différente opérations, dont:
� Le codage/décodage des inforamtions transmises sur ’interface radio
� La modulation/démodulation
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Le réseau cœur GSM: NSSNetwork Sub-System
le réseau cœur est la partie du réseau qui gère l’ensemble des abonnés et les services fournis aux abonnés.
Responsable aussi de l’établissement de la communication et assure la liaison entre le réseau GSM et les réseaux extérieurs.
Le service de commutation de paquets a été introduit tardivement dans la norme GSM et porte le nom GPRS
Il existe une symétrie entre les éléments circuits et paquet:
� GMSC et GGSM jouent chacun un rôle de passerelle vers les réseaux extérieurs
� MSC/VLR et SGSN entretiennent chacun une information sur la localisation de l’abonné en mode circuit et paquets
BSC MSC GMSC
GGSNSGSN
VLREIR AucHLR
A
GbGn
H
PacketnetworkRNIS/RTCPPacketnetworkRNIS/RTCP
Packetnetwork
Datanetwork(Internet)Gi.IP
Firewall
Gi
BSC
A
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Le réseau cœur GSMHLR: Home Location Register
Le HLR est la base de données contenant les informations relatives aux abonnés gérés par l’opérateur
Pour chaque abonné, le HLR mémorise les informations suivantes:– Les informations de souscription– L’identité du mobile, ou IMSI– Le numéro d’appel de l’abonné, ou MSISDN
Le HLR mémorise le numéro de VLR sous le quel l’abonné est enregistré
HLR
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Le réseau cœur GSMVLR: Visitor Location Register
Le VLR est une base de données attachée à un ou plusieurs MSC
Le VLR enregistre les abonnés qui se trouvent dans une zone géographique donnée, appelée LA (location Area)
� Le mobile doit signaler au VLR le changement de LA
Le VLR contient des données assez similaires à celles du HLR
Le VLR mémorise pour chaque abonné les informations suivantes:– L’identité temporaire du mobile (TMSI)– La zone de localisation (LA) courante de l’abonné
Dans la plupart des réseaux, le MSC et le VLR sont une seul et même équipement.
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LA: location AreaLA: location Area
VLR
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Le réseau cœur GSMAuC: Authentification Center
L’AuC est un élément permettant au réseau d’assurer certaines fonctions de sécurité du réseau GSM:
• L’authentification de l’IMSI de l’abonné
• Le chiffrement de la communication
L’AuC est couplé au HLR et contient pour chaque abonné une clé d’identification lui permettant d’assurer les fonctions d’authentification et de chiffrement.
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Le réseau cœur GSMEIR: Equipment Identity Register
L’EIR est un équipement optionnel des réseaux GSM destiné à lutter contre le vol des terminaux mobiles
L’EIR une base de données contenant la liste des mobiles interdits, appelée black list.
NSS
BSS
EIR
Identité du terminal: IMEI
Black Liste
Black Liste
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Le réseau cœur GSMMSC: Mobile-Services Switching Center
• Le MSC est un commutateur de données et de signalisation, il est chargé de gérer l’établissement de la communication avec le mobile
• Le GMSC est un MSC un peu particulier servant de passerelle entre le réseau GSM et le RTCP• dans le cas d’un appel entrant, l’appel passe par le GMSC, qui effectue une interrogation du HLR
avant de router l’appel vers le MSC dont dépend l’abonné.
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BTS
BTS
BSC
VLR
MSC GMSC
VLREIR AucHLR
A
GSM BSS
Abis
Um PacketnetworkRNIS/RTCP
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Le réseau cœur GSMSGSN: Serving GPRS Support Node
• Le SGSN joue le même rôle que le VLR pour la partie GPRS du réseau, c-à-d la localisation de l’abonné sur une RA (routing area).
• Le SGSN effectue une allocation d’identié temporaire: le P-TMSI (Packet-TMSI)• Le GGSN joue le role de passerelle vers les réseaux à commutation de paquets extérieurs
BTS
BTS
BSC GGSNSGSN
EIR AucHLR
Gb
Gn
GSM BSS
Abis
Packetnetwork
Datanetwork(Internet)Gi.IP
Firewall
Um
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La gestion des appels
La partie GSM-circuit du réseau cœur utilise un protocole de signalisation: MAP (Mobile Application Part)
Basée sur des couches de transport héritées des réseaux fixes SS7( Signalling System n°7): MTP, SCCP, TCAP
Dest Source
GGSN
SGSN
Dest SourceEn-teteGTP
Dest SourceEn-teteSNDCP
Encapsulation GTP
Décapsulation
Encapsulation SNDCP
Décapsulation
Paquet IP
Le GPRS utilise deux tunnels de communication:
Le premier tunnel est utilisé pour transférer les données usager du terminal au SGSN
Le second tunnel sert à transférer les données usager du SGSN au GGSN, point d’accès au réseau IP
Le protocole GTP (GPRS Tunnelling Protocol) est basé sur un transport UDP(TCP) sur IP
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VLR
La gestion de la mobilitéla mobilité en mode veille
• Le mobile est en veille : sous tension mais non engagédans une communication
• Le mobile doit choisir une seule cellule de référence la plus apte à fournir un service à l’abonné en cas de besoin
LA LA -- 11
LALA-- 22
MSC
Le cas du GSM- circuit
� Le changement de cellules ne sont pas signalés au réseau.
� Tout changement de zone localisation LA doit être indiquéau réseau par le biais d’une procédure appelée: location update. Cette inforamtion est détenue par le MSC/VLR
‘’Location Area Update’’
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La gestion de la mobilitéla mobilité en mode veille
Le cas du GPRS
� Principes similaires du GSM-Circuit
�L’équivalent GPRS de la LA est la RA: routing Area
�Le SGSN tenant le role du MSC/VLR dans la gestion de la mobilité
VLR
LA LA -- 11
LALA-- 22
MSC
RARA-- 22
RARA-- 11
SGSN
‘’Location Area Update’’
‘’Roting Area Update’’
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La gestion de la mobilitéla mobilité en mode actif
• Le mode actif correspond à une phase durant laquelle le mobile échange des données utilisateur avec le réseau
Le cas du GSM- circuit
� la mobilité du terminal est entièrement contrôlée par le réseau
�GSM a défini un point d’ancrage dans le réseau qui invariant pendant la durée de la communication
Le cas du GPRS�La mobilité du terminal est gérée soit par le réseau au le terminal
�La gestion de mobilité peu efficace: absence de point d’ancrage de l’architecture GPRS
LALA-- 22
MSC 1
Avant: correspondance IMSI-LA 1
Après: correspondance IMSI-LA 2
LA LA -- 11
Après
Avant
IMSI
BSS1 BSS1
MSC 2
GMSC
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Les principes de l’UMTS
M. Moussaoui
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Les concepts de base
Notions nouvelles par rapport à la norme GSM– Les services supportés: supporter la grande variété de services pressentis pour les
réseaux sans fil– L’indépendance de la couche d’accès radio: une architecture et un découpage fonctionnel
plus ouvert, en séparant les fonctions liées à la technologie d’accès de celle qui ne dépendent pas du mode
d
Réseau d’accès
Réseau Cœur
BRAN UTRANSRAN
Iu
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L’UMTS est composé de:---- Réseau d’accès: AN (Access Network)---- Réseau cœur: CN ( Core Network)
Iu: l’interface entre le CN et AN capable de connecter de technologies différentes au réseau cœur comme:
---- Le BRAN: Bradband Radio Access Network), réseau d’accès large bande WLAN
---- Le SRAN : Satellite Radio Access Network---- L’UTRAN: le réseau d’accès de l’UMTS
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Les concepts de basele découpage en strates
Non access Stratum
Pro
toco
les
Iu
Pro
toco
les
radi
o
Pro
toco
les
Iu
Pro
toco
les
Iu
Radio (Uu) Iu
mobile UTRAN CN
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Le réseaux UMTS est constitué de deux niveaux:� AS: Access Stratum� NAS: Non Acces Stratum
Access Stratum:Regroupe toutes les fonctions liées au réseau d’accèsLes fonctions de gestion des ressources radioL’UTRAN entièrement inclus dans l’ASL’AS comprend une partie de l’équipement mobile, Ainsi une partie du réseau cœur (l’interface Iu)
Le découpage en strates (niveaux) permet de séparer des niveaux de services indépendants dans le réseau UMTS
Non Access StratumNAS regroupe toutes les autres fonctionsdu réseau UMTS comme:
Les fonctions d’établissement d’appel: CC (call control) pour les appels circuit, et SM (session mangement)pour les appels paquet.Les fonctions de gestion de la mobilité en mode veille
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Les concepts de basele découpage en strates
XMécanisme de facturation
(X)XCompression
(X)XChiffrement
XGestion des ressources radio
xGestion des services suplémentaire
XFonction de handover
XAuthentification
xGestion de la signalisation d’appel
Non Access Stratum
Access stratum
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Les concepts de baseLa notion de RAB
La seule vision qu’a le NAS du canal de communication utilisé est le RAB (Radio Access Bearer)Dans l’AS, le RAB est décomposé en deux parties:� Le radio bearer, correspondant au segment « interface radio » du RAB;� L’Iu bearer, correspondant au segment « interface Iu » du RAB
Le NAS ne connaît pas les caractéristique du RABLe RAB est caractérisé que par attributs de qualité de service, négociés entre l’usager et le réseau cœur
Radio Access Bearer
Iu BearerRadio Bearer
Mobile Réseau coeurRéseau d’accès
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39
Les concepts de base
• Dans la norme UMTS, le RAB est caractérisé par les attributs suivants:– Classe de service– Débit maximal– Débit garanti– Taille des SDU– Taux de SDU erronnées– Taux d’erreur résideul– Délai de transfert– Priorité
• En fonction de la valeur des ces différents attributs, l’UTRAN doit être en mesure d’effectuer des opérations suivantes:
– Le choix d’un codage canal– Le dimensionnement des ressources radio associée au RAB– L’allocation du radio bearer er l’Iu bearer– La configuration des protocoles radio, en fonction des caractéristiques des SDU qui seront
échangées sur le RAB
Les attributs du RAB
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L’architecture de l’UMTS
BTS
BTS
BSC
RNC
VLR
NODE B
NODE B
NODE B
RNC
MSC GMSC
GGSNSGSN
EIR
UE(USIM)
TC
AucHLR
A
Gb
Iu
Iu PS Gn
Iu
GSM BSS
Abis
Iub
Iub
USIM & SIM UMTS/GSM
Terminals
Iur
GSM Phase 2+ Core Network
Um
UuUTRAN
PacketnetworkRNIS/RTCP
Packetnetwork
Datanetwork(Internet)Gi.IP
Firewall
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Réseau cœur
• La notion de domaine– Le CS (Circuit Switched) domain– Le PS (Packet Switched) domain
• Les éléments du réseau cœur– CS domain: MSC, GMSC, VLR– PS domain: SGSN GGSN– Eléments communs: HLR, EIR, AuC
GMSC
VLR
MSC SGSN
GGSN
EIR
HLR
AuC
CS domain PS domain
Eléments communs
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Réseau Cœur Intégré
SGSN EtatPS
Domaines séparés
UMSC EtatPS
EtatCS
UE EtatPS
EtatCS
UTRAN
MSC/VLR EtatCS
UTRAN
UE EtatPS
EtatCS
Réseau Cœur intégré
Interface Iu
2 Connexions
Interface Radio
1 Connexion RRC
Le gain apporté par le réseau cœur intégré:
Les temps de traitement des procédures de mise à jour de zone localisation sont réduits
Les coûts de la maintenance du réseau sont diminués
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43
Les fonctions déplacéesles protocoles de niveau 2
• Le but: Préserver l’indépendance du réseau cœur par rapport à la technologie d’accès
• Certain nombre de fonctions propres au niveau 2 de l’interface radio intégrées dans le SGSN des réseaux 2G, ont été déplacées vers le réseau d’accès de l’UMTS:
– LLC: détection d’erreurs, retransmission et acquittement de trames, chiffrement
– SNDCP: compression d’en-tête IP de la pile GPRS
GGSN
2G-SGSN
BSC
BTS
GGSN
2G-SGSN
RNC
NodeB
3G-UMTS2G-GSM
Réseau cœur
Réseau d’accès
Détection d’erreur
Acquittement
Retransmission
Encryption
Compression d’en-tete IP
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44
Les fonctions déplacéesla fonction de transcodage
• Dans l’UMTS, le transcodeur est situédans le réseau cœur
• Le service de téléphonie n’est plus un cas particulier
• L’UTRAN ne connaît que le RAB
MSC
TRAU
BSC
BTS
MSC
TRAU
RNC
NodeB
3G-UMTS2G-GSM
Réseau cœur
Réseau d’accès
Interface IuInterface A
TRAU: Transcoder and Rate Adaptation Unit
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45
Réseau d’accès UTRAN
NodeB
RNC
Uu
NodeBNodeB
RNC
NodeB
CS demain PS demain
Réseau coeur
Iur
Iub
Iu
Réseau d’accès
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46
RNC (Radio Network Controler)
RNC
NodeB
RNC
Connexion RRC
Iur
Serving RNC Drift/controling RNC
• Une nouvelle interface Iur
• Les fonctions nouvelles du RNC:
� La procédure de relocation
� La gestion de macrodiversité
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NodeB
• le rôle principale de NodeB est d’assurer les fonctions de réception et transmission radio
• Il est possible de concevoir des NodeBcomportant une ou plusieurs cellules
• On utilise des antennes omnidirectionnelles ou sectorielles
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48
Les interfaces du réseau d’accès
• Les interfaces de l’UTRAN:
– Iu entre le RNC et le réseau cœur– Iub entre le RNC et les nodeB– Iur entre RNC
• Chaque interface supporte deux types de protocoles:
– Protocoles AP(Application Protocol):échanges de signalisation entre les équipements
– Protocoles FP(Frame Protocol):utilisés pour transporter les données usager
RNC
NodeB
RNC
CN
Iu-FP
Iub-FPIur-FP
RANAP
RNSAP
NBAP
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La carte USIMUniversal Subscriber Identity Module
• La carte USIM contient toutes les données relatives à l’abonné parmi les quelles:
– L’IMSI– Le MSISDN– La langue préférée– Les clés de chiffrement – La liste des réseaux interdits– Les identités temporaires de l’usager TMSI et
P-TMSI– LA et RA
• Les conditions d’accès:– ALW (always): l’information est accessible
sans restriction– PIN: l’information n’est accessible qu’une fois
le PIN de l’usager est vérifié– ADM: seul le founisseur de la carte peut
accéder à l’information– NEV: l’information n’est pas accessible
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50
L’interface radio de l’UTRAN
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51
Les techniques de multiplexage sur la voix radio
Usager 2
Usager 1
tempsPuissance
Fréquence
Usager 2
Usager 1
tempsPuissance
Fréquence
Puissance temps
Usager 2
Usager 1
Fréquence
Écart duplex: 190Mhz
Puissance temps
Usager 2
Usager 1
Fréquence
Écart duplex: 190Mhz
FDD:Uplink 1920 MHz - 1980 MHz; Downlink 2110 MHz - 2170 MHz.
Bande passante : chaque fréquence porteuse est située dans le centre d’une bande de 5MHz
Tx-Rx écart duplex : Valeur nominale 190 MHz. Cette valeur peut etre fixe ou variable (minimum 134.8 et maximum 245.2 MHz).
TDD:
Les transmissions Uplink et Downlink partagent la même fréquence
UP/DWL: 1900-1920 MHz et 2010-2025 MHz.
Le mode FDD est mieux adaptés pour les macro cellules
Le mode TDD est mieux adaptés pour les applications de débit asymétrique
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L’interface Radio
• Le niveau 1 (PHY): la couche physique• Le niveau 2: PDCP, RLC, MAC, BMC• Niveau 3: la couche RRC
L’architecture radio
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PHY
MAC
RLCRLC
RLCRLC
RLCRLC
RLCRLC
BMC
PDCP
PDCP
RRC
53
L’architecture radio
Niveau 1: La couche physique réalise les fonctions de :
codage canal
entrelacement
modulation
PHY
MAC
RLCRLC
RLCRLC
RLCRLC
RLCRLC
BMC
PDCP
PDCP
RRC
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L’architecture radio
• Niveau 2: PDCP, RLC, MAC, BMC• RLC: assure le transport fiable des données
entre deux équipements du réseau
• MAC: remplit la fonction de multiplexage des données sur les canaux de transport radio:
– Multiplexage de différents flux de données d’un même utilisateur sur un canal de transport unique
– Multiplexage de flux de données d’utilisateurs différents sur un canal de transport commun
• PDCP: à deux fonctions:– Assure l’indépendance des protocoles radio de
l’UTRAN par rapport aux couches de transport réseau
– Le support d’alogorithmes de compression de données ou d’en-tetes de paquets de données
• BMC: assure les fonctions de diffusion de messages sur l’interface radio
PHY
MAC
RLCRLC
RLCRLC
RLCRLC
RLCRLC
BMC
PDCP
PDCP
RRC
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55
Plan de contrôle et plan usager
• L’UMTS sépare en deux plans le flux de données qui transitent par l’interface radio
• Le plan usager: regroupe l’ensemble de données qui sont échangées au niveau NAS
• Le plan de contrôle: utilisé pour véhiculer l’ensemble de la signalisation entre le mobile et le réseau
– La signalisation AS: fonctions de l’UTRANd’établissement de connexion RRC
– La signalisation NAS: qui correspond aux couches de protocoles MM, CM, GMM, SM assurant les fonctions d’établissement et de gestion d’appel
Terminal
UTRAN
Réseau coeur
Iu
Uu
Plan de contrôle Plan usager
CM MM SM GMMIP Voix SMS…
Signalisation Données usager
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RRC
56
Plan de contrôle et plan usager
PHY
MAC
RLC
RRC
PDCP PDCP
Plan usagerPlan de contrôle
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La couche RRC fait partie intégrante du plan de contrôle les couche PDCP et BMC s’appliquent seulement aux données du plan usager Les couches RLC et MAC fournissent des services qui s’appliquent à la fois au plan de contrôle et au plan usager
57
Les canaux
PHY
MAC
RLCRLC
RLCRLC
RLCRLC
RLCRLC
BMC
PDCP
PDCP
RRC
Canaux logiques
Canaux de transport
Canaux physique
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58
BCCH PCCH DCCH CCCH CTCH DTCH
Plan de contrôle Plan usager
Canaux Logiques
BCCH(Broadcast Control Channel): utilisé pour la diffusion d’informations de contrôle (system
information). Fourni au mobile en veille des informations lui permettant d’accéder au réseau
PCCH(Paging Control Channel): employé pour l’envoi des messages de paging aux mobiles du réseaux
CCCH(Common Control Channel): utilisé pour envoyer ou recevoir des informations de contrôle de mobiles n’étant pas connectés au réseau
DCCH(Dedicated Control Channel): sert à envoyer ou à recevoir des informations de contrôle d’un mobile connecté au réseau
Les canaux logiques de contrôle
Les canauxles canaux logiques
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59
BCCH PCCH DCCH CCCH CTCH DTCH
Plan de contrôle Plan usager
Les canaux logiques de trafic
DTCH (Dedicated Traffic Channel): sert à échanger des données usager avec un mobile connecté au réseau.
CTCH(Common Trafic Channel): est un canal unidirectionnel utilisé par le réseau pour envoyer des données usager à un ensemble de mobiles (notament service area broadcast)
Les canauxles canaux logiques
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60
Transport Format Set
Canal de Transport
Partie statique
Partie dynamique
Transport Format
Les canaux de Transport représentent le format et la manière dont les informations sont transmises sur l’interface radio
Le canal de Transport est représentatif de la qualité de service (radio bearer)
Pour chaque canal de transport, l’UTRAN associe une liste d’attributs TFS (Transport Format Set) destiné à représenter le format et la manière dont les informations sont transmises sur l’interface radio
Les canauxles canaux de transport
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61
TFS ( Transport format set ) :Une liste de différents TF. Chaque liste de TF est utilisé pour l’UTRAN pour choisir à chaque instant le format le mieux adapté
TF( Transport Format ):
Partie dynamique: spécifique à chaque transport format
� Transport format size
� Transport block size
Partie statique : commune à tous les TF
� TTI: Transmission Time Interval
� le type de codage de canal
� la taille de CRC
�Le rendement du codage canal
Canal de Transport
Partie statique
Partie dynamique
Transport Format
Transport Format Set
Canal de Transport
Partie statique
Partie dynamique
Transport Format
Canal de Transport
Partie statique
Partie dynamique
Transport Format
Transport Format Set
Transport Block
Transport Block
Transport Block
Transport Block
Transport BlockTransport Block Size
TTI
Transport Block Set
size
Les canauxles canaux de transport
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62
BCH PCH RACH FACH DSCH DCHCanaux de Transport
Les Canaux de Transport DédiésDCH (Dedicated Channel): Seul canal dédié, utilisé dans le sens montant ou descendant
Les Canaux de Transport communs
BCH (Broadcast Channel): un canal de transport unidirectionnel (réseau vers mobile) et à débit fixe
PCH (Paging Channel): un canal de transport unidirectionnel (réseau vers mobile)
RACH (Random Access Channel): un canal de transport unidirectionnel (mobile vers réseau)
FACH(Forward Access Channel): un canal de transport unidirectionnel (réseau vers mobile)
DSCH (Dowlink Shared Channel): une variante du FACH, unidirectionel (réseau vers mobile)
Les canauxles canaux de transport
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63
CCTrCH
Canal physique 1
Canal physique 1
Canal de Transport 1
Canal de Transport 2
Canal de Transport 3
Il est possible qu’un canal physique supporte différents canaux de transport ou qu’un canal de transport soit supporté par deux canaux physiques distincts
CCTrCH (Coded Composite Transport Channel):
une notion intermédiaire, est le résultat du multiplexage de différents canaux de transport, peut ensuite supporté par un ou plusieurs canaux physiques sur l’interface.
Les canauxles canaux physiques
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64
P-CCPCH S-CCPCH PRACH PDSCH DPDCH Canaux de Physiques
L’UTRAN a défini plusieurs canaux de transport. Seuls les canaux suivants ont la possibilitéde supporter des canaux de transport:
P-CCPCH: Primary Common Control Physical Cannel
S-CCPCH: Secondary Common Control Physical Channel
PRACH: Physical Random Access Channel
PDSCH: Physical Dowlink Shared Channel
DPDCH: Dedicated Physical Data Channel
Les canauxles canaux physiques
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65
Transport Channels
DCH
RACH
CPCH
BCH
FACH
PCH
DSCH
Physical Channels
Dedicated Physical Data Channel (DPDCH)
Dedicated Physical Control Channel (DPCCH)
Physical Random Access Channel (PRACH)
Physical Common Packet Channel (PCPCH)
Common Pilot Channel (CPICH)
Primary Common Control Physical Channel (P-CCPCH)
Secondary Common Control Physical Channel (S-CCPCH)
Synchronisation Channel (SCH)
Physical Downlink Shared Channel (PDSCH)
Acquisition Indicator Channel (AICH)
Access Preamble Acquisition Indicator Channel (AP-AICH)
Paging Indicator Channel (PICH)
CPCH Status Indicator Channel (CSICH)
Collision-Detection/Channel-Assignment Indicator
Channel (CD/CA-ICH)
Figure: Transport-channel to physical-channel mappi ng
Source 3GPP: TS 25211
Les canauxles canaux physiques
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66
Les canauxla correspondance entre les canaux
BCCH PCCH DCCH CCCH CTCH DTCH
BCH PCH RACH FACH DSCH DCH
P-CCPCH S-CCPCH PRACH PDSCH DPDCH
Plan de contrôle Plan usager
Canaux Logiques
Canaux de Transport
Canaux de Physiques
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67
Les canauxExemple de la voix
Transcodeur(codage source)
Niveau 1(codage canal)
Voix numérisée loi A/µ:64/s
4 à 12 kbit/s
Transmission sur l’interface radio
Plage du mode 1 Plage du mode 2
Part du codage du canal
La trame de phonie
C/I
Qualitésubjectif
de la phonie
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AMR (Adaptative Multi-Rate):
Lorsque les conditions de transmission sont bons, la part du codage canal peut etre réduite au bénéfice du codage source: privilégier la qualité de phonie
Lorsque les conditions se dégradent, il est alors nécessaire de mieux protéger les données transmises.
AMR (Adaptative Multi-Rate):
Lorsque les conditions de transmission sont bons, la part du codage canal peut etre réduite au bénéfice du codage source: privilégier la qualité de phonie
Lorsque les conditions se dégradent, il est alors nécessaire de mieux protéger les données transmises.
68
Les canauxExemple de la voix
Ensemble des modes AMR définis pour l’UMTS:
056394.75Kb/sAmr 4-75k
054495.15Kb/sAmr 5-15k
063555.90Kb/sAmr 5-90k
079556.70Kb/sAmr 6-70k
087617.40Kb/sAmr 7-40k
084757.95Kb/sAmr 7-95k
40996510.2Kb/sAmr 10-2k
601038112.2Kb/sAmr 12-2k
Classe CClasse BClasse ADébit sourceMode AMR
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69
Les canauxExemple de la voix
Exemple de configuration des canaux de transport
Code convolutif 1/3Code convolutif 1/3Code convolutif 1/3Code convolutif 1/3Codage canal
160012CRC
4020202020
1486010381Transport block set
3.4kb/S12.2kb/s12.2kb/s12.2kb/sDébit
3XDCCHDTCH (C)DTCH (B) DTCH( A)
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70
Les canauxExemple de la voix
TB 1 TB 2 TB 3TB 1 TB 2
TB 1 6081 CRC CRC
TB 1 6093 8
103
103 8 8
303 333 136
294 324 128
294 324 128
147 147 162 162 64 64
147 162 64 147 162 64
TB 1TB 4
TB 1148 CRC
TB 1164 8
548
548
516
137 137 137 137
137 137
1a 1b 2a 2b 3a 3b 4a 4b 4c 4d
Trame i Trame i+1
10ms10ms
DCCH
Transport block
Ajout du CRC
Ajout des bits de traînée
Codage canal
Adaptation de débit
1er Entrelacement
segmentation
Multiplexage des canaux de
transport
2e entrelacement
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71
Les protocoles radiola couche RRC
• La fonction principale de la couche RRC (Radio Resource Control) est la gestion de la connexion de signalisation entre le mobile et l’UTRAN
NodeB RNC
MSC
SGSN
CS domain
PS domain
Flux 1
Flux 2
1 connexion RRC mobile-SRNC
La connexion RRC
Mohamed Moussaoui, ENSA, Tanger
72
Les protocoles radiola couche RRC
Cell-DCH
Idle
Cell-FACH
URA-PCH
Cell-PCH
Mobile non connecté
Mobile connecté
Les états de la connexion RRC
Mohamed Moussaoui, ENSA, Tanger
73
Les protocoles radiola couche RRC
CELL_DCH CELL_FACH CELL_DCH
Chargement d’une page
Chargement d’une page
temps
Débit
Exemple: navigation sur le Web
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74
La couche physique de l’interface radio
M. Moussaoui
Ecole Nationale des sciences appliquées, TangerUniversité Abdelmalek Essaadi
75
La couche physique de l’interface radio
Les principes généraux du CDMA
Mohamed Moussaoui, ENSA, Tanger
76
Les techniques d’accès multiple
Fréquence
temps
Fréquence
tempsUsager 1
Usager 2
Usager 3
Usager 1
Usager 2
Usager 3
Fréquence
temps
1C
2C
3C
Usager 1
Usager 2
Usager 3
Fréquence
temps
Code
FDMA
TDMACDMA
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77
L’étalement de spectre
cNTT =
1+
1−
1+
1−
1−
1+
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78
Les propriétés de corrélation
Mohamed Moussaoui, ENSA, Tanger
Les fonctions de corrélation et d’intercorrélation mesurent le degré de différence entre deux signaux
Dans un système CDMA:
� la fonction d’autocorrélation Rs(i) est maximale à τ=0 et faible ou négative lorsque i est différent de 0
� l’intercorrélation est faible ou négative, voir nulle
Exemple: S=(0111001), T=(1101001)
( )iR TS ,
7
3
- 5
-1
7
7 i
( )iR SS ,
( )iR TS ,
7
3
- 5
( )iR TS ,
7
3
- 5
-1
7
7 i
( )iR SS ,
-1
7
7 i
( )iR SS ,
( ) ( )ττ +=∑−
=
nTnSRN
nTS
1
0, )(
79
Les codes dLes codes d ’é’étalementtalement
données
Channalization Code
Débit Chip Débit Chip
Scrambling Code
1. Codes de canal (channalization code)– séparer les différentes applications issues
d’une même source
� Uplink : le canal de données et de contrôle pour un utilisateur
� Downlink : les connections de différents utilisateurs dans une cellule
2. Codes de brouillage (Scrambling Codes)� Uplink: Séparation des terminaux� Downlink: Séparation des secteurs
Mohamed Moussaoui, ENSA, Tanger
80
Voie montante (Uplink)
• Structure de la trame
• Etalement et modulation
TPCFBITFISymboles pilotes
donnéesI: data channel
Q: sync & control
DPDCH
DPCCH
Slot=0.667ms
2560 chips
Slot 3Slot 2Slot 1 Slot i Slot 15Slot 14Slot 1…. …
cC
scrambCI
Q
I+jQ
DPCCH
cos(ωωωωt)
sin(ωωωωt)
p(t)
p(t)DPDCH
DC
*j
Réel
Imag
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81
Voie descendante (DOWNLINK)Voie descendante (DOWNLINK)
Slot=0.667ms
2560 chips
Slot 3Slot 2Slot 1 Slot i Slot 15Slot 14Slot 1…. …
Symboles pilotesdonnéesTPCdonnéesTF1
Trame 10 ms
• Structure de la trame
• Étalement et modulation
cCDPDCH/DPCCH
I
Q
cos(ωωωωt)
sin(ωωωωt)
p(t)
p(t)
S/P scrambC
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82
Codes de canalOVSF: Orhogonal Variable Spreading Factor
bitdébitchipdébit
N
N
TT
SFbit
chip
chip
bit ============ Débit chip est fixé à 2.84 Mcps
SF = 1 SF = 2 SF = 4
Cch,1 ,0 = (1)
Cch,2,0 = (1 ,1)
Cch,2,1 = (1,-1)
Cch,4,0 =(1,1,1,1)
Cch,4,1 = (1,1,-1 ,-1)
Cch,4,2 = (1,-1 ,1 ,-1)
Cch,4,3 = (1,-1 ,-1,1)
Figure : Code-tree for generation of Orthogonal Var iable Spreading Factor (OVSF) codes
Source 3GPP TS25.213
grand débit ====� petit SF
petit débit =====� grand SFMohamed Moussaoui, ENSA, Tanger
83
Codes de brouillage
clong,1,n
clong,2,n
MSB LSB
Figure : Configuration of uplink scrambling sequenc e generator ( source 3GPP TS 25.213 )
Le générateur est composé de 25 registres à décalage
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84
L’utilisation des codes dans l’UTRAN
Les propriétés d’intercorrélation entre les séquences OVSF ne sont garanties que lorsqu’elles sont synchronisées
Voie descendante : chaque cellule utilise un code de brouillage propre, garantissant l’indépendance entre les cellules différentes
3,8C2,8C 2,8C
1,4C
3sC
2sC1sC
1,8C
Voie descendante : le réseau alloue à chaque mobile un code de brouillage Cs particulier.
2sC3,8C2,8C 2,8C
1,4C 3sC
4sC
1sC1,8C
2sC
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85
WCDMA
Mohamed Moussaoui, ENSA, Tanger
86
Paramètres de WCDMA
Soft Handover, interfrequency HandoverHandover
Open and fast colsed loop (1.5 Khz)Power control
4-256Spreading factors
Variable spreading and multicodeMultirate
Pilot Symbols/ channelCoherent Detection
QPSKmodulation
15Number of slots/ frame
10msFrame length
0.22Roll off factor for chip shaping
3.84 Mchip/sChip rate
5MHz. (nominal)Carier spacing
3GPP WCDMAParamètres
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87
Le canal radio-mobile à 2 GHz
CDMA asynchrone( Up-link)Multi-UtilisateursEffets de canal
� Fading� Multi-trajet� Interférences d’accès multiple
Mohamed Moussaoui, ENSA, Tanger
88
Le canal radio mobile à 2 GHz
Canaux de L’ETSI� Indoor (intra-batiment)� Pedestrian(piéton)� Vehicular (à grande vitesse)
1.2 Tc 14 Tc 4.8 Ts
2000ns3700ns310ns=∆τIndoor A Pedestrian B Vehicular B
Mohamed Moussaoui, ENSA, Tanger
89
Le récepteur Rake
Mohamed Moussaoui, ENSA, Tanger
90
La gestion des appels
Cours 3GM. MoussaouiENSA, Tanger
91
La Mise sous tension
Dés sa mise sous tension, le mobile effectue un certain nombre d’opérations destinées à sélectionner un réseau et une cellule d’accueil
Ces opérations sont regroupées en trois processus dans le mobile:
La sélection de PLMN (Public Land Mobile Network)
La sélection de cellule
L’inscription au réseau
Mohamed Moussaoui, ENSA, Tanger
92
La notion de PLMN
PLMN: un réseau de télécommunication constitué d’un réseau cœur et d’un réseau d’accès, installé et géré par un opérateur
Chaque PLMN dispose d’une identité, composée de deux champs:MCC (Mobile Country code) est le code du pays du PLMN
MNC (Mobile Network Code) permet de différencier les PLMN d’un même pays
Ces deux champs font partie intégrante de l’IMSI
MCCDe 0 à 999
MNCDe 0 à 99
L’identité du PLMN
Mohamed Moussaoui, ENSA, Tanger
93
La notion de PLMN équivalents
Dans les réseaux GSM, le fournisseur de services est également possesseur et opérateur de l’infrastructure du réseau
Opérateur 1 Opérateur 2
Infrastructure BInfrastructure A
L’évolution du rôle de l’opérateur
Difficile l’existence de tout autre modèle économique
Les prix extrêmement élevés atteints par certaines licences de réseau de 3eme ont contribué à créer des rapprochements entre opérateurs.
L’émergence d’un nouveau type d’opérateurs: les MVNO
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94
La notion de PLMN équivalentsL’évolution du rôle de l’opérateur
Un peu de vocabulaire
Les MVNO (Mobile Virtual Network Operators), ou opérateurs mobiles virtuels
Les MVNO proposent une offre de service en association avec un opérateur de réseau qui possède la licence d’exploitation du spectre radio
Un MVNO peut posséder un partie plus ou moins étendue de l’infrastructurePar exemple le réseau cœur, une partie du réseau d’accès ou uniquement le HLR
Au minimum, un MVNO doit détenir la carte SIM/USIM de se abonnés
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95
La notion de PLMN équivalentsUne infrastructure partagée entre plusieurs
fournisseurs de services
Il existe au moins 3 cas de figure dans lesquels des fournisseurs de services peuvent être amenés à partager l’utilisation d’une infrastructure de réseau
1- deux opérateurs UMTS disposent chacun d’une licence UMTS décident de partager l’infrastructure du réseau d’accès
2- deux opérateurs GSM décident d’exploiter conjointement une licence UMTS
3- deux MVNO proposent des services concurrents, basés sur une infrastructure gérée par un troisième acteur
Infrastructure A
Opérateur 2Opérateur 1
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96
La notion de PLMN équivalents
Il peut arriver qu’un opérateur GSM ayant acquis une licence UMTS, soit obligé d’utiliser des identités de PLMN différents
Les deux réseaux d’accès de l’opérateur sont considérés comme deux réseaux distincts par les mobiles en mode veille
Deux réseaux distincts gérés par unique opérateur
Infrastructure A
Infrastructure A
Opérateur 1
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97
La notion de PLMN équivalents
Pour répondre aux nouveaux besoins des réseaux de 3eme Génération en terme d’indépendance entre opérateur de réseau et fournisseur de services,
La notion de « PLMN équivalents » a été introduite au début de l’an 2000 dans les norme GSM et UMTS
Le principe:La carte USIM (ou SIM)de l’usager n’est pas modifiée et reste attachée à l’opérateur
auprès duquel l’abonnement a été souscrit.
Le réseau indique au mobile lors de la procédure d’inscription au réseau, ou encore àl’occasion d’un changement de zone de localisation, les PLMN que le mobile doit considérer comme équivalents lors de la re-sélection de cellule en mode veille.
PLMN A
PLMN B
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98
La sélection du PLMN
Lors de sa mise sous tension le mobile va rechercher les PLMN accessibles par la lecture des canaux balises des cellules environnantes de type UTRAN/FDD
La recherche de la cellule initiale
La procédure d’IMSI attach
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99
La recherche de la cellule initiale
Cette recherche est composé de trois phases principales et utilise les propriétés de trois canaux physiques:Le canal de synchronisation primaire P-SCH (Primary Synchronization Channel)Le canal de synchronisation secondaires S-SCH (Secondary Synchronization Channel)Le canal pilote commun CPICH (Common Pilot Channel)
chipsTslot 2560=
...........
pC pC pC
1,isC 2,i
sC 15,isC
Slot 1 Slot 2 Slot 15
256 chips
1 trame=10ms
CPICH
SCH primaire
SCH secondaire
pC kisC ,
Code de synchronisation primaire Code de synchronisation secondaire
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100
La recherche de la cellule initialePremière phase: la synchronisation slot
Le canal SCH primaire est constitué d’une suite de 256 chips répétés à chaque occurrence de slot et transmis dans toutes le cellules du réseau UTRAN
P-SCH est caractéristique de toutes les cellules utilisant la technologie d’accès UTRAN-FDD
Lors de sa mise sous tension, le mobile tente d’obtenir la synchronisation slot avec la station de base la plus proche: le P-SCH est reçu avec le pus fort niveau
Comment?: le mobile utilise les propriétés du P-SCH, par corrélation avec une réplique du code Cp utilisé par le réseau,en balayant l’ensemble de la bande de fréquence FDD
chipsTslot 2560=
...........
pC pC pC
1,isC 2,i
sC 15,isC
Slot 1 Slot 2 Slot 15
256 chips
1 trame=10ms
CPICH
SCH primaire
SCH secondaire
chipsTslot 2560=
...........
pC pC pC
1,isC 2,i
sC 15,isC
Slot 1 Slot 2 Slot 15
256 chips
1 trame=10ms
CPICH
SCH primaire
SCH secondaire
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101
La recherche de la cellule initiale
Le canal SCH secondaire utilise une séquence constituée de 15 codes secondaires de 256 chips émises par le réseau en synchronisme avec le canal P-SCH:
La norme UTRAN a défini au total 64 séquences , construites de manière à éviter qu’une séquence soit égale à une autre séquence par simple décalage des codes de 256 chips utilisés dans chaque séquence.
le mobile va recherche la séquence utilisée par la cellule identifiée durant la première phase.
Lorsque la séquence est retrouvée, le mobile connaît la synchronisation trame de la cellule, et donc l’instant d’émission des trames des canaux communs de contrôles émis dans la cellule et synchronisés avec le SCH
isC
deuxième phase: la synchronisation trame
( )15,2,1, ,...,, is
is
is CCC
isC
isC
jsC
isC
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102
La recherche de la cellule initiale
Le canal CPICH (Common Pilot Channel ) est un canal physique commun émis par le réseau dans chaque cellule et composé d’une suite de symboles connus du réseau et du mobile.
Ces symboles sont embrouillés à l’aide du code primaire de brouillage utilisé par la cellule
Pourquoi chercher le code primaire de bouillage?:ce code est également utilisé par le P-CCPCH pour la diffusion des informations système
dans la cellule.
Il existe 512 codes de bouillage primaires, répartis en 64 groupes de 8 codes.Il existe une relation entre les 64 groupes de 8 codes de brouillage et les 64 séquences
possibles du canal SCH secondaire
Pour trouver le code primaire utilisé, le mobile effectue une corrélation entre les données reçues CPICH de la cellule et chacun des 8 codes possibles.
Troisième phase: la recherche du code primaire de brouillage
Mohamed Moussaoui, ENSA, Tanger
103
La recherche de la cellule initiale
La canal primaire P-CCPCH (Primary Common Control Physical channel) est utilisé par le réseau pour diffuser périodiquement dans la cellule des informations sur la configuration du réseau parmi lesquelles:
► Des informations sur le réseau (l’identité du PLMN, etc.).
► Des informations sur la cellule courante (le niveau maximal de puissance autorisé en
émission, la structure des canaux communs, etc. )
► Des informations sur les cellules voisines (fréquence porteuse, code primaire, etc.)► Des information sur les technologies voisines (listes de cellules voisines de type GSM
ou cdma2000, etc.)
La diffusion des informations systèmes
Mohamed Moussaoui, ENSA, Tanger
104
La recherche de la cellule initiale
chipsTslot 2560=
données données données...........
pC pC pC
1,isC 2,i
sC 15,isC
Slot 1 Slot 2 Slot 15
256 chips
1 trame=10ms
P-CCPCH
SCH primaire
SCH secondaire
Le P-CCPCH utilise le code OVSF C256,1
N’étant pas transmis durant les 256 premiers chips de chaque slot, le P-CCPCH ne peut transporter que 18 bits d’information par slot
Le débit utile d’un P-CCPCH est de 13Kbits/s.
La capacité de l’équivalent GSM du P-CCPCH est d’environ 780 bits/s.
La diffusion des informations systèmes
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105
La sélection du PLMN
Lorsqu’un canal balise GSM ou UTRA/FDD est identifié, le mobile va lire les informations systèmes diffusés sur ce canal pour obtenir l’identifiant du PLMN auquel la cellule est rattachée
La sélection initiale
USIM
▪ HPLMN
▪ PLMN a▪ PLMN b▪
▪ PLMN m▪ PLMN n▪
▪ PLMN x▪ PLMN y▪
Liste de PLMNPréférentiels définspar l’usager
Liste de PLMNPréférentiels définspar l’opérateur
Autre PLMN identifié par le terminal
USIM
▪ HPLMN
▪ PLMN a▪ PLMN b▪
▪ PLMN m▪ PLMN n▪
▪ PLMN x▪ PLMN y▪
Liste de PLMNPréférentiels définspar l’usager
Liste de PLMNPréférentiels définspar l’opérateur
Autre PLMN identifié par le terminal
Si le HPLMN est accessible, le mobile va tenter de s’y inscrire.
Si le mobile ne se trouve pas dans la zone de couverture de son HPLMN, le terminal va chercher les PLMN accessibles parmi la liste préférentielles définie par l’usager et stockée sur la carte USIM
En cas d’échec, le terminal va tenter la même recherche avec la liste préférentielle définie par l’opérateur
Si le résultat est toujours négatif, le mobile va sélectionner le PLMN qui correspond à la cellule la plus favorable du point de vue radio
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106
La sélection du PLMN
Ultérieurement, durant l’état de veille, le terminal tentera périodiquement de trouver un PLMN de plus haute priorité que le PLMN sélectionné à la mise sous tension
La période de recherche d’un PLMN de plus haute priorité est fixée par l’opérateur et stockée dans la carte USIM. Elle est non modifiable par l’usager.
Sa valeur se situe entre 6 minutes et 8 heures.
La recherche d’un PLMN de plus haute priorité
PLMN a
PLMN b
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107
La recherche des cellules candidates
Tout d’abord le mobile détermine une liste de cellules candidates, ou convenable (suitable)
Une cellule candidate à une éventuelle sélection par le mobile, doit vérifier certaines conditions:
� Elle ne doit pas être interdite (barred)� Elle doit satisfaire le critère radio S.
� Le rapport Ec/N0 du canal CPICH� Le niveau reçu sur le canal CPICH
Le choix de la cellule initiale: le mobile réalise un classement des cellules candidates suivant un critère radio, et choisit la meilleure cellule de la liste ainsi classée
Mohamed Moussaoui, ENSA, Tanger
108
La recherche des cellules candidatesle critère S
oncompensatirxlevrxlevmeasrxlev PQQS −−−−−−−−==== min
rxlevmeasQ
minqualqualmeasqual QQS −−−−====
qualmeasQ: la mesure du rapport Ec/N0 du canal CPICHminqualQ
: le niveau minimal de qualité requis dans la cellule
Le critère de qualité de la cellule:
Le critère de niveau de signal reçu de la cellule
minrxlevQ
: la mesure du niveau de signal reçu par le mobile sur le canal CPICH
: le niveau minimal de signal requis dans la cellule
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109
Inscription auprès du réseau
Une fois le PLMN et la cellule d’accueil sélectionnés, le mobile va tenter de s’inscrire auprès du PLMN choisi.
Dans les spécifications de l’UMTS cette procédure porte le nom de:
► IMSI attach pour l’inscription au domaine CS;
► UMTS GPRS attach pour l’inscription au domaine PS.
Les principaux protocoles mis en œuvre dans la procédure d’inscription sont les suivants:
► Le protocoles GMM (GPRS Mobility Management), entre le mobile et le SGSN, pour l’inscription au domaine PS.
► Le protocole MM (Mobiltiy Management), entre le mobile et le MSC/VLR, pour
l’inscription au domaine CS
► Le protocole MAP entre les différents nœuds du réseau cœur.
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110
Exemple
L’inscription au domaine PS
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111
HLR
MobileRNS
Etablissement de la connexion RRC
GMM Location Attach Request (IMSII) 1
SGSN EIR
La phase 1Une fois la connexion RRC établie entre le mobile et le RNC, la demande d’inscription est émise par le mobile à destination du SGSN, via le RNS
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112
HLR
MobileRNS
Etablissement de la connexion RRC
GMM Location Attach Request (IMSII) 1MAPS end Authentification Info (IMSI)
MAP send Authentication Info Ack (Vector)
Activation du chiffrement 2GMM Indentity Request
SGSN EIR
GMM Authentification and Chip. Request
GMM Authentification and Chip. Request (RES)
GMM Indentity Response (IMEI)MAP Check IMEI (IEMI)
MAP Check IMEI Ack (IMEI, Status)
La phase 2Le SGSN doit procéder à certaines vérifications, sur la validitéde l’identité de l’usager (IMSI) et l’identité du terminal (IMEI)
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113
HLR
MobileRNS
Etablissement de la connexion RRC
GMM Location Attach Request (IMSII) 1MAPS end Authentification Info (IMSI)
MAP send Authentication Info Ack (Vector)
Activation du chiffrement 2
3
GMM Indentity Request
GMM Attach Accept (P-TMSI)
SGSN EIR
GMM Authentification and Chip. Request
GMM Authentification and Chip. Request (RES)
GMM Indentity Response (IMEI)MAP Check IMEI (IEMI)
MAP Check IMEI Ack (IMEI, Status)
MAP Update GPRS Location (IMSI)
MAP Insert Subscriber Data
MAP Insert Subscriber Data Ack
MAP Update GPRS Location AckGMM Attach Accept (P-TMSI)
GMM Attach Complete
La phase 3Le SGSN informe le HLR de l’enregistrement du mobile dans sa base de données. En retour, le HLR transmet au SGSN les caractéristiques de l’abonnement souscrit par l’usager.La dernière opération effectuée est l’allocation d’une identité temporaire P-TMSI
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114
L’établissement d’appel
Pour faciliter la compréhension des diagrammes d’appel, il est utile de connaître les notion suivantes:
► La notion de contexte PDP► Les différents états du mobiles
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115
Notion de contexte PDP
► Le contexte PDP est une particularité du domaine PS► Le contexte PDP (Packet Data Protocol) regroupe l’ensemble des informations
permettant la transmission des données usager entre le mobile, le réseau UMTS et le réseau de commutation de paquets externe (Internet)
Le contexte PDP contient principalement les données suivantes:
► La qualité de service associée à la communication, représentée par les attributs du RAB alloué par l’UTRAN
► L’APN (access Point Name): l’identifiants du réseau PDP externe auquel le mobile souhaite accéder.
► L’adresse PDP (PDP adress) du terminal
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116
Notion de contexte PDP
Avant d’initier tout transfert de données en mode PS, le mobile doit nécessairement demander au réseau l’activation d’un contexte PDP, qui devra vérifier la conformitédes attributs du contexte demandé par rapport aux caractéristiques de l’abonnement souscrit par l’usager.
SGSNGGSN 1
GGSN 2
PacketnetworkRéseau IP 1
PacketnetworkRéseau IP 2
PDP address123.125.12.45
RNS
Iu
Gn
APN1 ISP1.mcc.gprs
APN 2 ISP2.mcc.gprs
21
Contextes PDP
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117
Les états du mobileen mode CS
En mode CS, le mobile peut prendre trois états:
L’état non inscrit (detached) est l’état d’un mobile éteint
L’état non connecté (idle) correspond au mode veille du mobile, le mobile est sous tension et aucun service n’est actif.
L’état connecté (connected)correspond au mobile en cours de communication
Non inscrit(detached)
Non connecté(idle)
connecté(connected)
désinscription
inscription
désinscription
Libération de la connexion
établissement de la connexion
En mode idle, la mobilité est sous contrôle du mobile au travers de la procédure de resélection de cellule.
En mode connected, la mobilité est sous contrôle du réseau par l’intermédiaire de la procédure de handover
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118
Les états du mobileEn mode PS
Le GPRS fonctionne exclusivement en mode non connectéUne fois le mobile inscrit en mode GPRS, les transferts de paquets sont effectués au travers
de sessions appelées TBF (Temporary Block Flow), qui sont établies et libérées lorsque le transfert est terminé.
Le fonctionnement des réseaux UMTS est différent.
La connexion RRC de l’UTRAN était conçue pour maintenir une connexion mobile -réseau même lorsque aucune donnée n’était transférée.
Dans cet état, la mobilité de l’usager est gérée par le serving RNC
Même dans l’état non connecté idle le mobile reste joignable à partir du réseau s’i dispose d’une adresse PDP.
Dans l’état idle, la mobilité de l’usager est gérée au niveau SGSN par la procédure routingarea update.
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119
L’établissement d’un appel PS
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120
HLR
Mobile
SRNS
NodeB
SGSN GGSN
RRC/RACH RRC connextion Request
RRC/FACH RRC connextion Setup
RRC/RACH RRC connextion Setup Complete
RRC/RACH Initial Direct Transfert (Activate PDP context, PS domain)
SCCP CR
SCCP CC
RANAP Initial UE Message (Activate PDP context)
1
Phase 1:
� L’établissement de la connexion RRC
� Le mobile transmit au réseau le message initial Activate PDP context
� Avant de transmettre ce message au réseau cœur, le SRNC établit la connexion SCCP avec le SGSN
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121
HLR
Mobile
SRNS
NodeB
SGSN GGSN
RRC/RACH RRC connextion Request
RRC/FACH RRC connextion Setup
RRC/RACH RRC connextion Setup Complete
RRC/RACH Initial Direct Transfert (Activate PDP context, PS domain)
SCCP CR
SCCP CC
RANAP Initial UE Message (Activate PDP context)
GMM Authentification an Ciphering Request
GMM Authentification an Ciphering Response
RANAP Security Mode Command
RRC Security Mode Command
RRC Security Mode Complete
RANAP Security Mode Comlete
1
2
Phase 2:
Le réseau effectue ensuite un certain nombre d’opérations destinées à authentifier l’usager (procédure GMM Autnetification and Ciphering Request ) et sécuriser la transmission (procédure Security Mode Command)
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122
HLR
Mobile
SRNS
NodeB
SGSN GGSN
RANAP Security Mode Comlete
3
GTP Create PDP context Request
GTP Create PDP context Response
BANAP RAB assignment Request
NBAP Radio Link Setup Request
NBAP Radio Link Setup Response
RRC Radio Bearer Setup
RRC Radio Bearer Setup Complete
AAL2 ERQ
AAL2 ECF
RANAP RAB assignment Response
GMM Activate PDP Context Accept
Phase 3:
Le SGSN va commander de toutes les ressources nécessaires à la communication pour le réseau cœur, et pour l’UTRAN.
� au niveau du réseau cœur, le tunnel entre le SGSN et le GGSN est établi au moyen de la pocédure Create PDP Context
� au niveau de l’UTRAN, l’allocation des resourcesest commandée par le message RAB Assignment Request .
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123
La mise hors tension
� La procédure d’IMSI detach ( ou de GPRS detach) peut etre utilisée par le mobile pour effacer son inscription dans le réseau
� La procédure d’IMSI detach a pour objectif d’effacer les données de localisation liées à l’abonné dans le VLR et d’informer le HLR de la désinscription de l’usager.
� L’opérateur du réseau peut souhaiter ne pas autoriser la procédure d’IMSI detach s’il ne préfère pas supporter la charge de signalisation.
� Chaque VLR disposant de fonction de nettoyage de leur base de données
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124
La gestion de la mobilité
Cours 3GM. MoussaouiENSA, Tanger
125
Introduction
• La position géographique du terminal de l’abonné varie au cours du temps • Il est dont nécessaire d’intégrer au réseau de communication cellulaire des
fonctions de gestion de la mobilité pour assurer une continuité du service • Il est important de gérer la mobilité des usagers d’une manière efficace tant au point
de vue de:– L’usager: les perturbation induites sur le service fourni à l’usager doivent être
aussi faible que possible
– Réseau: les surcroît de charge induit par les fonctions de mobilité ne doit pas perturber le fonctionnement du réseau
• La gestion de la mobilité est séparée en deux parties distinctes:1-Le mode veille, 2- le mode connecté
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126
La mobilité en mode veille
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127
Introduction
• Les principales fonctions mises en œuvre dans le cadre de la mobilité en mode veille:
� La localisation géographique des usagers en mode veille grâce aux zones de localisation
� Les mécanismes de sélection et de resélection de cellule utilisés par le mobile en mode veille
� La diffusion d’informations système dans les différentes cellules du réseau d’accès
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128
Les zones de localisation
• Le réseau est découpé en zones géographiques, appelées zones de localisation
• Le VLR est chargé de la mobilitédans le réseau cœur pour le domaine circuit
• Le SGSN est chargé de la mobilité dans le réseau cœur pour le domaine paquet
• Les zones de localisation du domaine circuit sont appelées LA(Location Area) et celles du domaine paquet sont appelées RA (RoutingArea)
RA 3RA 1
RA 2
RA 1
RA 2
RA 1
LA 1
LA 2
LA 3
VLR 1
SGSN 1
SGSN 2
VLR 2
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129
Les zones de localisation
• Une LA peut contenir une ou plusieurs RA
• Une RA appartient à une et une seule LA
• Les RA faisant partie d’une même LA peuvent gérés par des SGSN différents
• Le terminal exécute la mise à jour àchaque changement de zone
• Lors que le réseau souhaite établir un dialogue avec l’un des usager, il diffuse le message paging dans la zone de localisation du mobile concerné
RA 3RA 1
RA 2
RA 1
RA 2
RA 1
LA 1
LA 2
LA 3
VLR 1
SGSN 1
SGSN 2
VLR 2
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130
Les zones de localisation
RA 3RA 1
RA 2
RA 1
RA 2
RA 1
LA 1
LA 2
LA 3
VLR 1
SGSN 1
SGSN 2
VLR 2
• Les dimensions géographiques et les emplacements des zones de localisation sont laissés à l’appréciation des opérateurs de réseau
• La taille des zones de localisation correspond àun compromis entre la charge de signalisation et l’encombrement des canaux paging
• Plus les zones de localisation sont réduites, plus le nombre de mises à jour traitées par les réseau sera important , en revanche le nombre de paging sera limité
• Dans le cas de zones plus grandes, la charge sur les canaux de paging du réseau sera d’autant plus fort
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131
La mise à jour de la localisation
• Le mobile effectue périodiquement une mise à jour de zone de localisation, même lorsque celle-ci est inchangée
• La période de mise à jour est diffusée sur le canal balise de chaque cellule et fixée par l’opérateur du réseau. Elle peut varier de 6 minutes à 25,5 heures.
• Lorsque le mobile est mis hors service, il doit nécessairement signal son extinction au réseau, afin de mettre à jour les données du VLR
• Lorsqu’un mobile n’a pas confirmé son inscription auprès du VLR depuis un certain temps, il est considéré comme ne faisant plus partie de la zone dans laquelle il était inscrit
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132
Mise à jour de location area pour le domaine CS
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133
VLR HLRVLR
MobileRNS
Nouveau MSC/VLR
Ancien MSC/VLR
Etablissement de la connexion RRC
MM Location Updating Request (ancien TMSI, ancienne LAI)
1
Phase 1
Une fois la connexion RRC établie entre le mobile et le réseau d’accès, la demande de mise à jour de LA est mise à destination du nouveau VLR. Le nouveau VLR peut déterminer la référence de l’ancien VLR grâce à l’identifiant de l’ancienne LA (LA1: Location Area Identifier ) fourni par le mobile.
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134
VLR HLRVLR
MobileRNS
Nouveau MSC/VLR
Ancien MSC/VLR
Etablissement de la connexion RRC
MM Location Updating Request (ancien TMSI, ancienne LAI)
1
MAP send Identification (TMSI)
MAP send Identification Ack (IMSI, auth)
Fonctions de sécurité (authentification et chiffrement)2
Phase 2
L’ancien VLR est interrogé par le nouveau en vue de récupérer la véritable identité du mobile (IMSI). Le nouveau MSC/VLR peut alors authentifier le mobile à inscrire et passer en mode chiffré.
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135
VLR HLRVLR
MobileRNS
Nouveau MSC/VLR
Ancien MSC/VLR
Etablissement de la connexion RRC
MM Location Updating Request (ancien TMSI, ancienne LAI)
1
MAP send Identification (TMSI)
MAP send Identification Ack (IMSI, auth)
Fonctions de sécurité (authentification et chiffrement)2
3
MAP Update Location
MAP Cancel Location
MAP Cancel Location Ack
MAP Insert Subscriber Data
MAP Insert Subscriber Data Ack
MAP Update Location Ack
Phase 3
Le nouveau VLR informe le HLR du changement de localisation du mobile. A son tour, le HLR va informer l’ancien VLR, qui supprimera de sa base de données l’enregistrement correspondant à l’abonné. Au cours de cette phase, le HLR fournit au nouveau VLR les informations relatives aux services souscrits par l’abonné, au travers de la procédure Insert Subscriber Data.
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136
VLR HLRVLR
MobileRNS
Nouveau MSC/VLR
Ancien MSC/VLR
Etablissement de la connexion RRC
MM Location Updating Request (ancien TMSI, ancienne LAI)
1
MAP send Identification (TMSI)
MAP send Identification Ack (IMSI, auth)
Fonctions de sécurité (authentification et chiffrement)2
3
MAP Update Location
MAP Cancel Location
MAP Cancel Location Ack
MAP Insert Subscriber Data
MAP Insert Subscriber Data Ack
MAP Update Location Ack
Libération de la connexion RRC
MM Location Updating Accept (nouveau TMSI, nouvelle LAI)
MM TMSI Relocation complete 4
Iu Release
5
Phase 4
Le mobile est informé du succès de la procédure de mise à jour de LA. Une nouvelle identité temporaire ( TMSI) lui est allouée par le nouveau VLR;
Phase 5
La procédure étant terminée, le MSC demande au réseau d’accès de libérer la connexion mobile-réseau et les ressources utilisées.
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137
Mise à jour de location area pour le domaine PS
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138
HLR
MobileRNS
Nouveau MSGSN
Ancien SGSN
Etablissement de la connexion RRC
GMM Location Updating Request (ancien P-TMSI, ancienne RAI)
1
GTP SGSN Context Request (P-TMSI)
GTP SGSN Context Response (IMSI, auth)
Fonctions de sécurité (authentification et chiffrement)2
3
MAP Update GPRS Location
MAP Cancel Location
MAP Cancel Location Ack
MAP Insert Subscriber Data
MAP Insert Subscriber Data Ack
MAP Update GPRS Location Ack
Etablissement de la connexion RRC
GMM RA Location Updating Accept (nouveau P-TMSI, nouvelle RAI)
GMM RA Update complete 4
Iu Release
5
SGSN SGSN
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139
La resélection de cellule
• La resélection de cellule est le mécanisme par lequel le mobile en mode veille va être amené à changer de cellule de référence.
• La norme distingue deux cas:– La sélection de la cellule initiale– Les resélections de cellules
• Le mobile peut être amener à resélectionner une nouvelle cellule si:– La cellule courante n’est plus acceptable – Une nouvelle cellule est vue par le mobile comme étant meilleure que la cellule courante
• Le mobile utilise trois mécanismes:– Le critère S (Selection): seules les cellules qui vérifient le critère S sont candidates à une
éventuelle resélection– Le critère R (Ranking): la cellule qui sera celle dont le critère R sera le plus élevé– Un critère de mesure: visant à limiter le temps pendant lequel le terminal devra effectuer
des mesures sur les cellules voisines.
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140
Le critère de mesure
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Zone de mesure des cellules voisines
Squal<Ssearch
Limite
Squal=Ssearch
• Le but: limiter le temps pendant lequel le mobile va effectuer des mesures sur les cellules voisines.
141
Le critère R
• Le critère R est utilisé par le mobile pour ordonner la liste de cellules satisfaisant le critère S.
– Pour la cellule courante:– Pour la cellule voisine:
ssmeass QhystQR ++++==== ,
nnsnmeasn TQQoffsetQR −−−−−−−−==== ,,
nmeassmeas QQ ,, , Les mesures de qualité respectivement des cellules courantes et voisines
nsQoffset ,
sQhyst Ce seuil permet de favoriser la cellule courante par rapport aux cellules voisines
Ce seuil permet de favoriser ou de pénaliser les cellules voisines.
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142
Le critère R
• TQn Une composante temporelle qui sert à pénaliser la cellule voisine correspondante pendant une durée déterminée.
TQn= TEMP_OFFSETn×W(PENALITY_TIME n-Tn)avec W(x)=0 pour x<0 et W(x)=1 pour x ≥0.
Ts
TEMP_OFFSETs
TQs
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143
La mobilité en mode connecté
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144
Les Principes de l’UMTS
• En mode connecté, une connexion RRC a été établie entre le mobile le SRNC• Il existe différents états de la connexion RRC, correspondants à différents niveaux d’activité
du mobile
URA updatemobileURA_PCH
cell updatemobileCELL_PCH
handover ou cell updateréseau ou mobileCELLE_FACH
handoverréseauCELL_DCH
Procédure mise en jeuContrôle de la mobilitéÉtat RRC
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145
Les Principes de l’UMTSla notion de point d’ancrage: GSM
• La mobilité vue du réseau cœur était caractérisé par deux point:– Dans le cas de CS: l’existence d’un point d’ancrage dans le réseau cœur, correspondant au
MSC/VLR ayant initié l’appel dont la raison d’être liée aux mécanismes de facturation.– Dans le cas PS: l’absence de point d’ancrage, les informations associées sont transférées
de l’ancien SGSN au nouveau
SGSN 1 SGSN 2
BSS 1 BSS 2 BSS 1 BSS 2
GGSN
MSC 1 MSC 2
Avant Après Avant Après
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146
Les Principes de l’UMTSla notion de point d’ancrage: UMTS
• La norme UMTS offre la possibilité d’utiliser le RNC comme point d’ancrage de la mobilité dans l’UTRAN
• Le point d’ancrage dans l’UTRAN permet de diminuer la charge de signalisationdans le reseau cœur • L’UTRAN a la possibilité de changer le point d’ancrage de la connexion RRC, en utilisant une
procédure dite de « relocation ».
Serving RNC Drift RNC
RNC 1 RNC 2
NodeB 1 NodeB 2
Avant Après
Iur
Iub
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147
Les Principes de l’UMTSla notion de point d’ancrage: UMTS
• Une nouvelle identité temporaire est définie pour référencier les mobiles au niveau du réseau d’accès: le u-RNTI (UTRAN Radio Network Temporary Identity).
• Le u-RNTI est un équivalent du TMSI pour le réseau d’accès. Il est composé de deux champs:
– Le s-RNCID (Rerving Radio Network Temporary Identity ), qui identifie d’une manière unique le SRNC dans le réseau d’accès.
– Le s-RNTI (Rerving Radio Network Temporary Identity), qui identifie d’une manière unique le mobile au niveau du SRNC.
• Le u-RNTI reste en général inchangé pendant la vie de la connexion RRC, sauf en cas de « relocalisation »
S-RNCID12 bits
S-RNTI20 bits
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148
Le contrôle de mobilité par le terminal
• Dans les états CELL_FACH , CELL_PCH et URA_PCH de la connexion RRC, la mobilité de l’usager est contrôlée par le mobile, d’une manière identique au mode veille
• Les états CELL_PCH et URA_PCH sont des états « dormants », dans lesquels aucune donnée n’est échangée entre le mobile et le réseau
• En mode CELL_FACH, des données usager peuvent être échangées entre le mobile et le réseau.
• Dans les états CELL_FACH et CELL_PCH , le mobile signale au réseau chaque resélection de cellule en utilisant la procédure de cell update
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149
Le contrôle de mobile par le terminal
• L’URA (UTRAN Registration Area) est un regroupement de cellules.
• Les mobiles identifiés par le réseau comme peu actifs ou se déplaçant à grande vitesse pourront être placés dans l’état de connexion URA_PCH
• Dans l’état URA_PCH, le mobile doit signaler tout changement d’URA au SRNC par la procédure de URA update
URA 1
URA 2
URA 3
Remarque:
Le réseau peut demander au mobile d’effectuer une mise à jour périodique même celle-ci reste inchangée
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150
Le contrôle de mobile par le terminal
• Dans l’état CELL_PCH, le mobile ne peut pas envoyer de message àdestination de réseau
• Une transition temporaire dans l’état CELL_FACH est donc effectuée durant la procédure de mise à jour de cellule
MobileSRNC
Transition éventuelle dans l’étatCELL_FACH
retour éventuelle dans l’étatCELL_PCH
RRC Cell Update( u-RNTI)
RRC Cell Update Confirm
Exemple de procédure de mise àjour de cellule dans l’état
CELL_PCH
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151
Le contrôle de la mobilité par le réseau (handover)
• Dans la technologie GSM, le mobile est en communication avec un seul équipement radio.
• Le changement de cellule se traduit par un basculement de l’ancien canal vers le nouveau canal alloué dans la nouvelle cellule d’accueil du mobile.
• Cette méthode entraîne une coupure de la transmission, de l’ordre de la centaine de millisecondes
• Dans le cas d’une communication de données, il peut arriver qu’un ou plusieurs blocs soient perdus.
• Le protocole RLP (Radio Link Protocol) établi entre le mobile et l’IWF (point d’accès au réseau téléphonique) est appliqué aux services de données en mode non transparent, les données perdues sont retransmises.
Le handover en GSM: Hard Handover
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152
Le contrôle de la mobilité par le réseau (handover)
• Les réseaux CDMA utilisent le soft handover: la transmission n’est pas interrompue lors du changement de cellule de l’usager.
• La technique de soft handover permet au mobile d’être connecté simultanément à plusieurs stations de base.
• L’ensemble des liens radio utilisés simultanément entre le réseau et le mobile est appelé active set
NodeB 2NodeB 2
DRNC
SRNC
Iu
Iur
Iub
Lien 1 Lien 2
Cs CsCs2
Cs1
Le handover en UMTS
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153
Le contrôle de la mobilité par le réseau (handover)
supTS1
S2addT
Ajout dans l’active set
Retrait de l’active set
Ec/N0 Cellule voisine n
L’algorithme utilisé par le SRNC pour la gestion de l’active set:
• Le mobile mesure le rapport Ec/N0 du canal physique CPICH de chaque cellule voisine.
•La SRNC décide d’ajouter une cellule à l’active set lorsque la mesure dépasse un seuil S1 pendant une durée au moins égale à Tadd secondes.
•À l’inverse, la cellule est retirée de l’active set lorsque le rapport Ec/N0 descend sous le seuil S2 pendant une durée au moins égale à Tsup secondes
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154
Exemple: Ajout d’un lien radio de soft handover
Mobile NodeB 2
1RRC Measurement Report
RNSAP Radio Link Addition Request
2
3
NBAP Radio Link Setup Request
RRC Active Set Update
AAL2 ERQ
Iub Iur
DRNC SRNC
NBAP Radio Link Setup Response
AAL2 ERQ
AAL2 ECFAAL2 ECF
RNSAP Radio Link Addition Response
RRC Active Set Update Response
• Sur la base de mesures remontées par le mobile, le SRNC décide d’ajouter un lien dans l’active set entre le mobile et la NodeB 2
• Le SRNC commande ensuite au NodeB 2, par l’intermédiaire du DRNC, d’établire le nouveau lien avec le mobile. Les circuits virtuels correspondants sont également établis sur les interfaces Iub et Iur (EstablishRequest et Establish confirm de la signalisation AAL2).
• Une fois que le lien radio est correctement configuré et que le chemin de transmission sur le réseau terrestre a établis, le SRNC informe le mobile de l’existence du nouveau lien dans l’active set
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155
©
UNIVERSITE
ABDELMALEK
ESSAADI
Dr. M. MoussaouiSpécialité: Télécommunication
ENSA BP : 1818 Tanger Principale – Maroc
E-mail : [email protected]
ECOLE NATIONALE DES SCIENCES APPLIQUEES DE TANGER
UNIVERSITE
ABDELMALEK
ESSAADI
Dr. M. MoussaouiSpécialité: Télécommunication
ENSA BP : 1818 Tanger Principale – Maroc
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