Global Systems for Mobile Communications

1. Global Systems for Mobile Communications Vue d’ensemble du Système

2. Evolution de la Communication Mobile • La communication mobile existe depuis un demi siècle, mais c'est dans les années 80 qu'elle c'est vraiment développée. • Le but principal de la communication mobile est de réaliser la communication entre tous les objets à tout moment, et dans n'importe quel endroit .

3. Evolution de la Communication Mobile Le système de communication mobilecellulaire terrestre (PLMN) est passé par 3 étapes : • 1. Première Génération --Système de Téléphonie Mobile Analogique • 2. Deuxième Génération---Système De Communication Mobile Numérique 3. Troisième Génération ---IMT-2000

4. Première Génération- Système de Téléphonie MobileAnalogique • Adopte la technologie du réseau cellulaire • Des systèmes à grande capacité pratique répondus dans le monde entier incluent: （1）AMPS pour l’Amérique du Nord ； （2）NMT-450/900 pour l’Europe du Nord； （3）TACS pour la Grande Bretagne； • La bande de fréquence de fonctionnement est autour de 450MHz et de 900MHz avec un espacement des porteuses de moins de 30 kHz

5. Première Génération- Système de Téléphonie Mobile Analogique • Le système de communication mobile cellulaire analogique a les points faibles suivants: A) Il n'y a aucune interface radio publique entre les diffèrent systèmes; B) Il ne peut pas s'adapter à la numérisation des réseaux fixes, et il est difficile de développer des services de transport numériques;

6. Première Génération- Système de Téléphonie Mobile Analogique C) Il y’a une faible disponibilité des fréquences, ainsi il se trouve incapable de répondre aux demandes de grandes capacités; D) Il a un bas degré de sûreté, ainsi il peut facilement être écouté clandestinement, et " être copié " avec les " faux " terminaux. Le système de communication mobile cellulaire analogique a été remplacé par la communication cellulaire mobile numérique en Chine.

7. DeuxièmeGénération ——Système de Communication Mobile Numérique • À causedes défauts des systèmes analogiques tels que TACS, les systèmes de téléphonie mobile ont été développés dans les années 90, la communication numérique à bande étroite a été incorporée, comme TDMA et CDMA, ilss'appellent maintenant les systèmes de téléphonie mobile de la deuxième génération

8. Types de Système TDMA • Par comparaison le système typique de la séries TDMA est : le pan-European GSM, D-AMPS Américainet le PDC Japonais. （1）D–AMPSa été commercialisé en 1993 après que l'Association de l'Industrie Électronique américaine (EIA) a complété sa normalisation technique en 1989

9. Types des Systèmes TDMA （2）Le JDC Japonais ( renommé maintenant en PDC) possède sa propre norme technique achevéeen 1990. Elle a été mise en service en 1993, mais est restreinte au Japon uniquement. （3）Le groupe spéciale de la communication mobile (SMG) du CEPT a établi la phase 1 de la norme GSM en 1988, avec une bande de fréquence fonctionnement autour de 900MHz. Il a été commercialisé en 1990.

10. Caractéristiques Principales du GSM (1) (1) Efficacité Spectrale: grace à l’adoption du modulateur à grande efficacité, du codage de canal, d'égalization,des technologies de codage de la voix, le système a une efficacité spectrale élevée . (2) Capacité: en raison de l'augmentation de la largeur de la bande de transmission de chaque canal, la nécessité de réutilisation duco-canal le rapport signal sur interférence du canal a été abaissé à 9dB,

11. Caractéristiques Principales du GSM (1) Ainsi le mode de réutilisation des fréquences du système GSM peut être ressérré à 4/12 ou à 3/9 ou même moins (pour un système analogique, il est de 7/21). La capacité du système GSM est de 3 à 5 fois plus grande que celle du système TACS.

12. Caractéristiques Principales du GSM (2) (3) Le systéme GSM a de grande possibilité contre les interférences grâce à la technique de transmission numérique utilisée comparée au système analogique , ainsi la qualité de la voix est garantie. (4)Des interfaces Ouvertes :les interfaces ouvertes fournies par les normes GSM se réfèrent non seulement à l'interface radio (Um), mais également à l'interface A et, à un certain degrée, à l'interface Abis.

13. Caractéristiques Principales du GSM (3) (5) Sécurité: la sécurité est garantie avec l'authentification, le cryptage et le TMSI. (6) Interconnexion avec ISDN,et PSTN, etc.: les intercommunexions avec d'autres réseaux utilisent les interfaces standards existantes, telles qu'ISUP ou TUP. (7) Roaming: le roaming est réalisé sur la base des cartes SIM.

14. Résumé du Système TDMA • Les caractèristiques communes des trois types de produits ci-dessus sont numérisation/TDMA, bonne qualité de la voix, bonne sécurité, capacité de transmettre des données, et le roaming automatique. • Chacun de ces 3 types de systèmes a ses propres qualités. Le système PDC a une disponibilité élevée de spectre, le système D–AMPS a la plus grande capacité, alors que le GSM est le plus mûr de toutes les technologies. En outre, il est basé sur l'OSI, avec des normes techniques ouvertes, ainsi il a été appliqué sur une plus grande échelle mondiale.

15. Système N-CDMA • Le système N- CDMA ( accès multiple par répartition en code de bande étroite) est un système de communication mobile développé principalement par des compagnies menées par la compagnie Qualcomm. sur la base l’IS –95. Les caractéristiques des systèmes cellulaires numériques nord-américains ont été élaborées par l'Association de l'Industrie des Télécommunications Américaine (TIA).Ce système a été adopté par China Unicom en 2001

16. Troisième Génération―IMT-2000 • Avec l'augmentation perpétuelle des abonnés et le développement des communications numériques, les systèmes de téléphonie mobiles de la deuxième génération ont graduellement montré leurs points faibles: - Largeur de bande étroite: incapable de fournir plusieurs services d'information à large bande tels que les données à haut débit et des images de télévision.

17. Troisième Génération―IMT-2000 • Avec le développement des sciences et technologies et des services de communication, il devient nécessaire d’avoirun système de service intégré qui peut intégrer toutes les fonctions courantes du système de téléphonie mobile et fournir de multiple service

18. Caractèristiques de l’IMT-2000 • Comprend de multiples systèmes; • Avec un degré élevé d'uniformité au niveau de la conception mondiale; • Copatibilité entre les services IMT-2000 et les réseaux fixes; • Haute qualité; • Petites terminaux portatives dans le monde entier.

19. Architecture des Systèmes GSM

20. OMC Um interface BS interface Abis interface ISDN B T PLMN S MSC/VLR PSTN PSPDN B T BSC MS S SC HLR/AUC EIR BSS(1) …… A interface BSS （ n ） Fig.1-1 Structure du Réseau de communication Mobile GSM Schéma Fonctionnel du Système GSM

21. Schéma Fonctionnel du Système GSM • BSS: Sous-Système Radio • BSC: Contrôleur De Station De Base • BTS: Station de Base • MSC: Commutateur de service mobile • OMC :Centre d‘exploitation et de maintenance • AUC : Centre D'Authentification • EIR: Registre d'identité d'équipement

22. Schéma Fonctionnel du Système GSM • HLR : Registre des abonnés locaux • VLR : Registre des abonnés visiteurs • MS: Station Mobile • l'ISDN: Réseau numérique à intégration de service • PSTN:Réseau téléphonique public Commuté • PSPDN : Réseau public de données à commutation de paquets • PLMN: Réseau mobile terrestre public

23. Station Mobile • Les stations mobiles ne sont pasaffectées à un seul abonné. Sur n'importe quelle station mobile dans le système, nous pouvons identifier l'abonné avec la carte SIM (module d'identification de l'abonné). Le numéro d'identification personnelle (PIN) peut être employé pourempêcher l'utilisation non autorisée de la carte SIM.

24. Station Mobile • Chaque station mobilea son propre numéro d'identification, c.-à-d., identité internationale d'équipement mobile (IMEI). IMEI comprend principalement le code de permission et le nombre relatif au fabricant du produit. • Chaque abonné a sa propre identité internationale d'abonné mobile (IMSI), qui est stockée dans la carte SIM et dans le HLR .

25. Sous -Système Réseau (NSS) • Le sous système réseau inclut principalement des fonctions de commutation du système GSM, et les fonctions de la base de données utilisé pour les données des abonnés ,et la gestion de mobilité aussi bien que la gestion de sécurité. Elle gére les communications parmi les abonnés mobiles GSM et celles entre les abonnés GSM mobiles et d'autres abonnés du réseau de communication.

26. Sous -Système Réseau (NSS)

27. Architecture NSS • Le sous-système réseau est divisé en six unités de fonction: • Commutateur du service mobile .(MSC) • Registre des abonnés locaux· (HLR) • Registre des abonnés visiteurs · (VLR) • Centre D'Authentification (AUC) • Registre d’identification d'équipement· (EIR) • Centre d'opération et de maintenance(OMC)

28. Commutateur de service mobile(MSC) • Comme noyau d'un réseau, le MSC fournit des fonctions de commutation, et relie les abonnés mobiles aux abonnés du réseau fixe , ou aux abonnés mobiles. Ainsi, il fournit des interfaces aux réseaux fixes (tels que le PSTN, l'RNIS,etc...)et les interfacespour l'interconnexion avec d'autre MSC.

29. Fonctions du MSC • MSC obtient toutes les données pour des demandes de traitement d'appel d'abonné des 3 types de bases de données (HLR, VLR et AUC). • MSC fournit une série de services pour les abonnés: -Services télécom, comme le téléphone, le fax, et les appels émergents - Services de transport - Services supplémentaires, tels que le transfert d'appel, la restriction d'appel et la conférence.

30. Registre des abonnés visiteurs （VLR） • VLR stocke toutes les informations relatives aux abonnés mobiles entrant dans la zone de couverture, ce qui permet au MSC d‘établir des appels entrant /sortant. Il peut être considéré comme base de données dynamique de l'abonné. Le VLR obtient et stocke des données nécessaires d'un abonné mobile à partir du HLR. Une fois qu'un abonné mobile quitte la zone de couverture de ce VLR, il le réenregistre dans un autre VLR, les données temporairement enregistrées de cet abonné mobile stocké dans le VLR original seront supprimées.

31. Registre des abonnés locaux（HLR） • Comme une base de données centrale du système GSM, HLR stocke les données de tous les abonnés mobiles existants contrôlés par le même HLR. Un HLR peut contrôler plusieurs secteurs de commutation mobiles ou la totalité du réseau de communication mobile et les données statiques importantes de tous les abonnés sont stockés dans le HLR, y compris IMSI, les autorisation d'accès, type d'abonné et services supplémentaires. En outre, HLR stocke également et fournit à l’MSC(a) l'information (dynamique) de la région de MSC(b) dans laquelle une station mobile a erré, de sorte que n'importe quel appel entrant soit immédiatement envoyé à l'abonné appelé sur un chemin choisi.

32. Centre d'Authentification（AUC） • Comme une unité de fonction de HLR, AUC est utilisé pour gérer spécialement la sécurité du système GSM. AUC stocke les informations d'authentification, les clés de cryptage pour l'authentification des abonnés, le cryptage de la voix, des données, des messages de signalisations sur les interfaces de la radio, prévenir l'accès d'abonnés non autorisés et garantir la sécurité de communication mobile de l'abonné.

33. Registre d’identification d'équipement（EIR） • EIR stocke l'identificateur international de l'équipement mobile (IMEI) . En vérifiant 3 types de listes, c.-à-d., listes blanches, listes noires, et listes grises, il inscrit les identificateurs du matériel mobiles qui sont autorisés respectivement, que devrait être surveiller en cas de panne, et non autorisé en cas de vol. Le service opérateur peut utiliser ces informations pour localiser l'emplacement d'un poste mobile volé et le bloquer.

34. Structure de la zone de couverture sans fil GSM service area PLMN Service area MSC Service area Location area cell

35. Architecture du Système BSS

36. Structure du ZXG-10 BSS TC: TransCoder SM: SubMultiplexing BIE: Base station Interface Equipment

37. Station de Base (BTS) • C'est la partie de communication radio du système de station de base. Contrôlé par la BSC, il sert comme équipement d'émetteur-récepteur pour les cellules radio, effectue la conversion entre BSC et le canal radio, et effectue la communication radio entre BTS et MS par l'interface radio aussi bien que les fonctions de contrôle relatives.

38. Contrôleur De Station De Base(BSC) • Comme partie de contrôle de BSS, BSC effectue la fonction de commutation dans BSS. - BSC peut être connecté à plusieurs BTS sur un coté, et l’MSC et l’OMC à l'autre extrémité. BSC gère principalement le réseau radio et les ressources radio , surveille et dirige la station de base radio, contrôles l'établissement, la connexion/déconnexion des liens radio entre l’MS et BTS et la mise à jour des donnes d'emplacement, et paging, fournit des fonctions telles que codage de la voix, transcoding, adaptation du débit, aussi bien que les fonctions d‘exploitation et de maintenance du BSS.

39. TransCodeur (TC) • Le TC effectue principalement le transcodage de la voix entre les codes 16kbit/s RPE-LTP (Regular Pulse ExcitedLong-Term Prediction) et le codesPCM A-law 64kbit/s. Dans un modèle d'application typique, le ZXG10-TC est localisé entre le MSC et BSC.

40. Les Couches fonctionnelles du GSM

41. Les Couches fonctionnelles du GSM • Transmission: fonction de communication des données, fournissant des méthodes pour transporter les données de l'abonné et transmettre la signalisation entre différentes entités dans divers segments le long du chemin de Communication. • RR: gestion des ressources radio, établissement et libérationdes connexions stables entre les stations mobiles et le MSC pendant l'étape d‘établissement d'appel, qui est effectuée principalement par la MS et la BSC;

42. Les Couches fonctionnelles du GSM • MM: se rapporteà la gestion de mobilité et de la sécurité, traitement des stations mobiles —— changement d'environnement, faire des choix de cellule appartenant probablement à différents réseaux, de sorte que l'abonné appelant puisse installer un processus valide; des infrastructures sont exigées pour contrôler l'emplacement des données des abonnés (mise à jour de d’emplacement );

43. Les Couches fonctionnelles du GSM • CM: se rapporteà la gestion de la communication , c.-à-d., sous des requêtes d'abonné, mise en place des connexions entre les abonnés, maintient et libére les appels (qui peuvent être divisés en service CC —— commande d'appel, SSM—— service de gestion supplémentaire , et SMS —— service de message court); • OAM: Plateforme d‘exploitation, d'administration et de maintenance, fournissant des méthodes d‘exploitation pour des opérateurs. Le service est assuré directement par la couche de transmission .

44. Structure de pile de protocole de communication du système GSM

45. BSSAP traite 2 genres de signalisation DTAP MS MSC BSC/BTS BSSMAP BSS • DTAP:transfert d'une manière transparente par BSS (MM +CM) • BSSMAP: gestion des messages BSS (RR+BTSM)

46. Modèle De Protocole De Signalisation D'Interface（1） • L'interface A est utilisé dans les messages entre BSC et le MSC aussi bien que message entrant/sortant du MS. • Couche 1 —Paramètre physique et électrique, architecture du canal, définissant la structure de la couche physique de MSC~BSC. • Il est réalisé en utilisant le premier niveau de la partie de transfert de message (MTP) dans le système de signalisation de canal commun NO.7 (CSS7), adoptant le lien numérique PCM 2Mbit/s comme lien de transmission

47. Modèle A De Protocole De Signalisation D'Interface（2） • Couche 2 définissant la couche liaison de données et la couche réseau, à savoir MTP2, MTP3 et SCCP. - MTP2 est une variante de protocole HDLC. - MTP3 et SCCP (partie de contrôle de la connexion du signal) principalement ils implémentent des fonctions telles que le choix de la signalisation de l'itinéraire.

48. Modèle A De Protocole De Signalisation D'Interface（3） • Couche 3 : La couche d'application, y compris la partie d'application BSS (BSSAP) et l‘exploitation de la BSS et la partie d'application en maintenance (BSSAP) et de l‘exploitation et de la maintenance de BSS (BSSOMAP), maintient et contrôle les ressources et les connexions dans la BSS aussi bien que des commandes de service de connexion et de déconnexion .

49. Modèle Abis De Protocole De Signalisation D'Interface (1) • L'interface Abis est conforme aux exigences des séries 08.5x de la norme GSM. • Couche 1: La couche physique, adopte habituellement une liaison de 2Mbit/sPCM selon les caractéristiques stipulées dans ITU-t G.703 et G.704

50. Modèle Abis De Protocole De Signalisation D'Interface (2) • La couche liaison de données utilise le protocole LAPD , qui est un protocole de transmission point au multipoint. LAPD utilise également la structure de trame comprenant le champ du flag, le champ de commande, le champ d'information, le champ de contrôle et l'ordre du flag. L'identification du point d'accès de service (SAPI) et l'identification de l'équipement terminal (TEI) se trouvent tous deux dans le domaine du flag, employé pour distinguer respectivement le service et l'entité d'accés.