Concepts cellulaires - Architecture GSM

Le réseau GSM est divisé en quatre grands systèmes -

  • Système de commutation (SS)

  • Système de station de base (BSS)

  • Station mobile (MS)

  • Centre d'exploitation et de maintenance (OMC)

Le système de commutation, également appelé système de réseau et de commutation (NSS), est responsable du traitement des appels et des fonctions liées aux abonnés. Le système de commutation comprend les unités fonctionnelles suivantes -

  • Centre de commutation mobile

  • Enregistrement de l'emplacement du domicile

  • Registre de localisation des visiteurs

  • Registre d'identité de l'équipement

  • Centre d'authentification

Centre de commutation mobile

Le centre de commutation mobile (MSC) exécute toutes les fonctions de commutation pour toutes les stations mobiles, situées dans la zone géographique contrôlée par ses BSS attribués. En outre, il s'interface avec le PSTN, avec d'autres MSC et d'autres entités système.

Fonctions du MSC

  • Traitement des appels qui s'adapte à la nature mobile des abonnés en tenant compte de l'enregistrement de l'emplacement, de l'authentification des abonnés et de l'équipement, du transfert et du service prépayé.

  • Gestion du canal de liaison radio logique requis pendant les appels.

  • Gestion du protocole de signalisation MSC-BSS.

  • Gérer l'enregistrement de l'emplacement et assurer l'interfonctionnement entre la station mobile et le VLR.

  • Contrôle les transferts inter-BSS et inter-MSC.

  • Agissant en tant que passerelle MSC pour interroger HLR. Le MSC qui est connecté au réseau PSTN / RNIS est appelé GMSC. Il s'agit du seul MSC du réseau connecté au HLR.

  • Fonctions standard d'un interrupteur comme la charge.

Registre de localisation du domicile (HLR)

Le registre de localisation du domicile contient -

  • L'identité de l'abonné mobile appelée International Mobile Sub Identity (IMSI).

  • Numéro d'annuaire RNIS de la station mobile.

  • Informations d'abonnement aux services.

  • Restrictions de service.

  • Informations de localisation pour le routage des appels.

Un HLR par réseau GSM est recommandé et il peut s'agir d'une base de données distribuée. Les données permanentes dans HLR sont modifiées par l'interface homme-machine. Les données temporaires telles que les informations de localisation changent de manière dynamique dans HLR.

Registre de localisation des visiteurs (VLR)

Le VLR est toujours intégré au MSC. Lorsqu'une station mobile se déplace dans une nouvelle zone MSC, le VLR connecté à ce MSC demanderait des données sur la station mobile au HLR. Plus tard, si la station mobile effectue un appel, le VLR dispose des informations nécessaires pour l'établissement de l'appel sans avoir à interroger le HLR à chaque fois. VLR contient des informations telles que:

  • Identité du sous-marin mobile,

  • Toute sous-identité mobile temporaire,

  • Numéro d'annuaire RNIS du mobile,

  • Un numéro d'annuaire pour acheminer l'appel vers la station itinérante,

  • Partie des données de HLR pour les mobiles qui se trouvent actuellement dans la zone de service MSC.

Registre d'identité de l'équipement

Le registre d'identité d'équipement se compose de l'identité de l'équipement de station mobile appelé identité internationale d'équipement mobile (IMEI), qui peut être valide, suspecte et interdite. Lorsqu'une station mobile accède au système, la procédure de validation des équipements est évoquée avant de donner les services.

Les informations sont disponibles sous la forme de trois listes.

  • Liste blanche - Le terminal est autorisé à se connecter au réseau.

  • Liste grise - Le terminal est sous observation du réseau pour les problèmes éventuels.

  • Liste noire - Les terminaux signalés comme volés ne sont pas homologués. Ils ne sont pas autorisés à se connecter au réseau. EIR informe le VLR de la liste, l'IMEI particulier est dans.

Centre d'authentification

Il est associé à un HLR. Il stocke une clé d'identité appelée clé d'authentification (Ki) pour chaque abonné mobile. Cette clé est utilisée pour générer les triplets d'authentification.

  • RAND (nombre aléatoire),

  • SRES (Signed Response) -Pour authentifier IMSI,

  • Kc (clé de chiffrement) - Pour chiffrer la communication sur le chemin radio entre la station mobile et le réseau.

Centre d'exploitation et de maintenance (OMC)

C'est l'entité fonctionnelle par l'intermédiaire de laquelle l'opérateur du réseau peut surveiller et contrôler le système en exécutant les fonctions suivantes:

  • Installation du logiciel

  • Gestion du trafic

  • Analyse des données de performance

  • Localisation des abonnés et des équipements

  • Gestion de la configuration

  • Administration des abonnés

  • Gestion des équipements mobiles

  • Gestion de la charge et de la facturation

Système de station de base (BSS)

BSS relie le MS et le NSS. Il est composé des éléments suivants -

  • Base Transceiver Station (BTS) également appelée Station de base.

  • Contrôleur de station de base (BSC).

BTS et BSC communiquent via l'interface standardisée Abis. BTS est contrôlé par BSC et un BSC peut avoir plusieurs BTS sous son contrôle.

Station émetteur-récepteur de base (BTS)

BTS héberge les émetteurs-récepteurs radio et gère les protocoles de liaison radio avec la station mobile. Chaque BTS comprend des dispositifs de transmission et de réception radio comprenant une antenne, des processeurs de signaux, etc. Chaque BTS peut prendre en charge 1 à 16 porteuses RF. Les paramètres différenciant les BTS sont le niveau de puissance, la hauteur de l'antenne, le type d'antenne et le nombre de porteuses.

Fonctions du BTS

  • Il est responsable de la synchronisation de l'heure et de la fréquence.

  • Le processus de codage de canal, de cryptage, de multiplexage et de modulation pour la trans-direction et l'inverse pour la réception doit être effectué.

  • Il doit organiser la transmission à l'avance des mobiles en fonction de leur distance par rapport au BTS (Timing Advance).

  • Il doit détecter les demandes d'accès aléatoire des mobiles, mesurer et surveiller les canaux radio pour le contrôle de l'alimentation et le transfert.

Contrôleur de station de base

BSC gère les ressources radio pour un ou un groupe de BTS. Il gère la configuration des canaux radio, les sauts de fréquence, les transferts et le contrôle des niveaux de puissance RF. BSC fournit les signaux de référence de synchronisation temporelle et fréquentielle diffusés par ses BTS. Il établit la connexion entre la station mobile et le MSC. BSC est connecté via des interfaces à MSC, BTS et OMC.

Station mobile

Il fait référence à l'équipement terminal utilisé par les abonnés sans fil. Il se compose de -

  • Module d'identité de l'abonné SIM

  • Équipement mobile

La carte SIM est amovible et avec la carte SIM appropriée, le réseau est accessible à l'aide de divers équipements mobiles.

L'identité de l'équipement n'est pas liée à l'abonné. L'équipement est validé séparément avec IMEI et EIR. La carte SIM contient une puce de circuit intégré avec un microprocesseur, une mémoire vive (RAM) et une mémoire morte (ROM). La carte SIM doit être valide et doit authentifier la validité de MS lors de l'accès au réseau.

La carte SIM stocke également les informations relatives aux abonnés telles que IMSI, l'identité de l'emplacement de la cellule, etc.

Fonctions de la station mobile

  • Transmission et réception radio

  • Gestion des canaux radio

  • Codage / décodage de la parole

  • Protection contre les erreurs de liaison radio

  • Contrôle de flux de données

  • Taux d'adaptation des données utilisateur à la liaison radio

  • Gestion de la mobilité

Mesures de performance jusqu'à un maximum de six BTS environnants et rapport au BSS, MS peut stocker et afficher de courts messages alphanumériques reçus sur l'écran à cristaux liquides (LCD) qui est utilisé pour afficher la numérotation des appels et les informations d'état.

Il existe cinq catégories différentes d'unités de téléphonie mobile spécifiées par le système GSM européen: 20W, 8W, 5W, 2W et 0,8W. Celles-ci correspondent à des niveaux de puissance de 43 dBm, 39 dBm, 37 dBm, 33 dBm et 29 dBm. Les unités 20 W et 8 W (puissance de crête) sont destinées à une utilisation sur véhicule ou sur une station portable. La puissance MS est réglable par pas de 2 dB de sa valeur nominale à 20 mW (13 dBm). Cela se fait automatiquement sous la télécommande du BTS.

Transcodeurs

Les transcodeurs sont des entités de réseau insérées pour interfacer le côté MSC avec le côté mobile. Le taux de codage vocal du côté PSTN est de 64 Kbps, et en GSM over the air, la voix est codée à 13 Kbps. Pour réduire le débit de données sur l'interface hertzienne et pour réduire la charge de la liaison terrestre (4: 1), les transcodeurs sont introduits à un endroit approprié, principalement avec MSC.

Le transcodeur est l'appareil qui prend la parole à 13 Kbps ou des multiplex de données 3,6 / 6/12-Kbps et quatre d'entre eux à convertir en données standard 64 Kbps. Premièrement, les 13 Kbps ou les données à 3,6 / 6/12 Kbps sont portés au niveau de 16 Kbps en insérant des données de synchronisation supplémentaires pour compenser la différence entre une parole de 13 Kbps ou des données à débit inférieur, puis quatre d'entre elles sont combiné dans le transpondeur pour fournir un canal de 64 Kbps dans le BSS. Quatre canaux de trafic peuvent alors être multiplexés dans un circuit de 64 Kpbs. Ainsi, le débit de données de sortie TRAU est de 64 Kbps.

Ensuite, jusqu'à 30 de ces canaux de 64 Kpbs sont multiplexés sur un 2,048 Mbps si un canal CEPT1 est fourni sur l'interface A-bis. Ce canal peut transporter jusqu'à 120 (16x 120) signaux de trafic et de contrôle. Étant donné que le débit de données vers le RTPC est normalement de 2 Mbps, ce qui est le résultat de la combinaison de canaux de 30 par 64 Kbps ou de 120 Kbps par des canaux de 16 Kbps.

Autres éléments du réseau

D'autres éléments du réseau incluent des composants tels que le centre de service SMS, la boîte vocale et le flux SMS.

Centre de service SMS

Il s'interface avec le MSC ayant une fonctionnalité d'interfonctionnement pour fournir un service de messages courts (SMS) aux abonnés mobiles. Les SMS peuvent être destinés à un télécopieur, un PC sur Internet ou un autre MS. L'emplacement de la MS destinataire est interrogé par le MSC et remis.

Boîte de messagerie vocale

Lorsque l'abonné mobile n'est pas en mesure de répondre aux appels entrants en raison d'une zone occupée / hors service, l'appel est détourné vers une boîte aux lettres qui a déjà été activée par l'abonné. Pour cela, une connectivité distincte a été établie à partir du MSC. L'abonné sera alerté par SMS plus tard et pourra récupérer le message.

Flux SMS

  • Lorsqu'un utilisateur envoie un SMS, la demande est effectuée via le MSC.

  • Le MSC transmet le SMS au SMSC où il est stocké.

  • Le SMSC interroge le HLR pour savoir où se trouve le mobile de destination et transmet le message au MSC de destination si le mobile de destination est disponible.

  • Si le mobile n'est pas disponible, le message est stocké dans le SMSC actuel lui-même. Dans la plupart des installations, si un mobile n'est pas disponible pour l'envoi de SMS, le SMSC ne réessaye pas. Au lieu de cela, le MSC de destination informe le SMSC lorsque le mobile revient à portée. La gestion des SMS est une opération de stockage et de transfert contrairement à USSD.

  • SMS a une période de validité pendant laquelle il attendra que le mobile de destination soit disponible. Passé ce délai, le SMSC supprimera le message. La période de validité peut être définie par l'utilisateur. La validité normale est de 1 jour.