Architecture générale d’un réseau GSM

Architecture générale d’un réseau GSM

PLMN: Public Land Mobile Network

Radio Access Network                Core Network

BSS: Base Station Subsystem

BTS: Base Transceiver Station

BSC: Base Station Controller

MS:Mobile Station

NSS: Network SubSystem

MSC: Mobile services Switched

Center

VLR: Visitor Location Register

HLR: Home Location Register

AUC: Authentification Center

EIR: Equipment Identity Register

OMC: Operation and maintenance Center

PSTN: Public Switched Telephone Network             PLMN

 

La station mobile (le téléphone portable)

La station mobile est constituée du téléphone portable à proprement parler mais aussi d'une

carte appelée carte SIM (Subscriber Identity Module), qui est indispensable pour accéder au

réseau. Cette carte contient, sur un microprocesseur, les informations personnelles de

l'abonné. Ce dernier peut donc, par insertion de la carte SIM dans n'importe quel téléphone

portable, recevoir des appels, en donner et avoir accès à tous les services qu'il a souscrit : le

téléphone portable et l'utilisateur sont totalement indépendants.

Le téléphone portable est identifié par le numéro IMEI (International Mobile Equipment

Identity). La carte SIM, elle, contient le numéro IMSI (International Mobile Subscriber

Identity), mais aussi une clé secrète pour la sécurité, ainsi que d'autres informations. Les

numéros IMEI et IMSI sont indépendants, ce qui permet la séparation du téléphone portable et

de l'utilisateur. De plus, la carte SIM protège l'abonné des connections frauduleuses par

l’introduction d’un numéro d'identité personnel (code PIN) lors de l’accès au réseau.

On distingue trois types de stations mobiles :

les stations mobiles embarquées (classe1) de puissance 20 W.

les mobiles portables (classe2) de 8 W.

les mobiles portatifs de classe 3 (5 W), 4 (2 W) et 5 (0.8 W).

Les mobiles portatifs 2 W sont actuellement les plus répandus dans les réseaux GSM.

Le sous système radio (BSS)

Le sous système radio est composé de deux parties : la station de base (BTS : Base

Transceiver Station) et du contrôleur de station de base (BSC : Base Station Controller). Ces

deux parties communiquent entre elles par l'intermédiaire de l'interface Abis.

Le BTS gère une cellule, il définit entre autre la taille de la cellule suivant l'environnement.

Ainsi dans une zone urbaine, on déploiera plus de BTS que dans une zone rurale.

Le BTS assure également les transmissions radio entre les mobiles et le réseau, ainsi il gère :

l'émission/réception radio.

la couche physique (émission en TDMA saut de fréquence lent…). les mesures de qualité des signaux reçus. La liaison radio Le BSC lui, supervise un ou plusieurs BTS, il gère les ressources radio : c'est à dire les sauts de fréquence, les handovers (Itinérances: passage d’une cellule à une autre au cours d’une communication) mais aussi de l'allocation des canaux radio. Le sous système réseau L'élément central du sous système réseau est le MSC. Il agit comme un commutateur classique de réseau numérique (RNIS, appelé Numéris en France) auquel on a ajouté les fonctionnalités nécessaires pour gérer la mobilité des abonnés, comme l'enregistrement, l'authentification, la mise à jour de la localisation, les handovers et le routage des appels. A chacune de ces fonctionnalités correspond une entité fonctionnelle, lesquelles forment avec le commutateur classique, le sous système réseau. La communication entre les différentes entités se fait par la procédure d'échange de signalisation SS7 (Signalling System Number 7), qui est également utilisée dans le réseau classique. Il y a 4 bases de données qui sont associées au MSC : le HLR, le VLR, le EIR, et le AuC. La base de données nominale (HLR: Home Location Register). Elle contient toutes les caractéristiques d'abonnement de tous les utilisateurs du réseau GSM, leurs identités IMSI et MSISDN (numéro d’appel du portable) ainsi que les localisations des portables. Il n'y a normalement qu'un seul HLR par réseau mais en pratique cette base de donnée est divisée. Le HLR travaille en étroite collaboration avec les différents VLR, notamment pour les handovers, et la numérotation. La base de données visiteurs (VLR: Visitor Location Register). Elle contient les informations nécessaires à la gestion des mobiles présents dans sa zone notamment celles nécessaires à la numérotation, la localisation, et le type d'abonnement. Elle gère plusieurs dizaines de milliers d'abonnés, ce qui correspond à une région. La base de données EIR (Equipment Identity Register) contient une liste de tous les mobiles valides sur le réseau, et chaque téléphone portable est identifié par un numéro IMEI (International Mobile Equipment Identity). L’IMEI est marqué comme invalide si le mobile a été déclaré comme volé. La base de données AuC (Authentification Center), est une base de protection qui contient une copie d’une clé secrète, également contenue dans la carte SIM de chaque abonné. Cette dernière est utilisée pour l’authentification d’un portable. Ce contrôle se fait par l’intermédiaire de canaux radio. Pour assurer le bon fonctionnement du réseau, il existe des centres d’exploitation et de maintenance pour les sous systèmes radio et réseau (OMC : Operating and Maintenance Center). Ce système est utilisé pour la mise à jour, la consultation, la gestion et la maintenance des MSC/BSS. Les ondes La structure des canaux et les multiples accès Partage des bandes de fréquence Les canaux radio sont utilisés pour communiquer d'un mobile (MS) vers le réseau (BTS) et inversement. Canaux montants : (reverse link ou uplink) communication qui va des mobiles vers la station de base Canaux descendants : (forward link ou downlink) communication qui va de la station de base vers les mobiles Le GSM utilise la bande comprise entre 890 et 915 MHz pour les canaux montants et entre 935 et 960 MHz pour les canaux descendants. Le choix est judicieux car plus la fréquence est haute, plus les interférences sont fortes. Pour diminuer les interférences, on peut augmenter la puissance. Il est plus facile d'augmenter la puissance des stations de base qui sont fixes que celle des mobiles, d'où ce choix cohérent.