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Dans ce travail, nous partons du GSM à l'UMTS et nous
appliquons la télécommunication à l'opérateur
Vodacom Congo Eastern region
CONTACT: +243 994764451
La télécommunication
appliquée à l'opérateur
Vodacom Congo Eastern
Region.
RDC
Prince L. JOSHI
Ingénieur en Mécanique
générale et Ingénieur Civil
en génie électrique, option
électronique à
l'Université Libre des Pays des Grands Lacs
`ULPGL-
Goma'
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l'opérateur Vodacom Congo
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REMERCIEMENTS
Que toute l'équipe technique de
l'opérateur Vodacom Congo Eastern region
trouve
en cette phrase l'expression de notre profonde gratitude.
Prince LUANDA JOSHI
Prince L. JOSHI
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+243994764451. Génie électrique ULPGL Goma, RDC
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QUELQUES SIGLES ET ABREVIATIONS1
AuC : Authentification Center.
BSC: Base Station Controller.
BTS: Base Transceiver Station.
CAP: Camel Application Part.
CDMA : Code Division Multiple Access.
CLIP: Calling Line Identification Presentation.
CLIR: Calling Line Identification Restriction.
Config: configuration.
DCS: Digital Communication System.
EIR: Equipment Identity Register.
ER: Eastern Region.
FDMA: Frequency Division Multiple Access.
GMSC: Gateway Mobile Switching Center.
GPRS: General Packet Radio Service.
GSM: Global System for Mobile Communications.
HLR: Home Location Register.
HOD: Head of Operations.
IMEI : International Mobile station Equipment Identity.
IMSI : International Mobile Subscriber Identity.
ISDN : Integrated Services Digital Network Désigne le
réseau téléphonique numérique RNIS.
LTD: Limited.
MCC: Mobile Country Code.
MHZ: Mega Hertz.
MNC : Mobile Network Code.
MSC : Mobile Switching Center. Centre de commutation pour
mobile.
MSISDN: Mobile Subscriber ISDN.
NSS: Network Switching Center.
PCM : Pulse Code Modulation ou
MIC : modulation par impulsions codées.
PIN : Personal Identification Number. Code nécessaire
à chaque connexion d'un GSM au réseau.
PLMN: Public Land Mobile Network.
PUK : PIN Unblocking Key. Code nécessaire au
déverrouillage d'une carte SIM.
RRC : Radio Ressource Control.
RTC : Réseau Téléphonique Commuté
(le réseau téléphonique fixe).
SIM: Subscriber Identity Module.
SMS: Short Message Service.
SPRL: Société Privée à
Responsabilité Limitée.
SS7: Signalisation Sémaphore 7.
TDMA: Time Division Multiple Access.
TMSI: Temporary Mobile Subscriber Identity.
UMTS : Universal Mobile Telecommunication System.
Vodacom: Voice data communication.
Vodanet : Voice and data network.
1 Les autres sigles et abréviations non repris
ici sont expliqués dans le présent rapport.
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TABLE DES MATIERES
REMERCIEMENTS 0
QUELQUES SIGLES ET ABREVIATIONS 2
TABLE DES MATIERES 3
A. INTRODUCTION GENERALE 5
CHAP I. LE RESEAU GLOBAL SYSTEM FOR MOBIL 7
I.1. INTRODUCTION 7
I.2. HISTORIQUE DE LA TELECOMMUNICATION 7
I.3. QUELQUES DEFINITIONS 8
I.3.1. Bande des fréquences 8
I.3.2. La largeur de la bande : 8
I.3.3. L'écart duplex : 8
I.3.4. Une cellule: 9
I.3.5. Les interférences 9
I.3.6. Le nombre des canaux 9
I.3.7. Types d'antennes 10
I.4. ARCHITECTURE DU RESEAU GSM 14
I.4.1. BASE STATION SUB-SYSTEM (BSS). 15
I.4.2. NETWORK SUB-SYSTEM (NSS) 20
I.4.3. OPERATION AND SUPPORT SUB-SYSTEM (OSS) 27
I.5. SIGNALISATION SEMAPHORE 7 (SS7) 27
I.5.1. MODE D'ASSOCIATION DES SP 28
I.5.2. PROTOCOLE UTILISE DANS LE SS7 29
I.6. MISE A JOUR DE LOCALISATIONS DES ABONNES 31
I.6.1. MISE SOUS TENSION DU MS 31
I.6.2. FIRST LOCATION UPDATE 31
I.6.3. NORMAL LOCATION UPDATE 31
I.7. PROCESSUS D'ENVOI DES SMS ET D'APPELS DANS LE RESEAU GSM
32
I.7.1 LE PROCESSUS D'ENVOI DES SMS DANS LE RESEAU (SMS
PROCESSING IN THE NETWORK) 32
I.7.2. LE PROCESSUS D'APPEL DANS LE RESEAU (CALL PROCESSING IN
THE NETWORK) 34
I.8. LES SERVICES DU RESAU GSM (GSM SERVICES) 36
I.8.1. Services de base (basic services) 36
I.8.2. Services supplémentaires (supplementary Services)
36
CHAP II. TRANSMISSION 38
II.1. INTRODUCTION 38
II.2. SUPPORTS DE TRANSMISSION 38
II.2.1. TRANSMISSION PAR CABLES 38
II.2.2. TRANSMISSION PAR FAISCEAU HERTZIEN OU MACROWAVE 39
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II.2.3. TRANSMISSION PAR SATELLITE 41
II.3. AVANTAGES ET DESAVANTAGES 44
II.3.1. Avantages 44
II.3.2. Désavantages 44
CHAP III. LE RESEAU UMTS (ou 3G) 45
III.1. INTRODUCTION 45
III.2. ARCHETECTURE DU RESEAU UMTS 45
III.4. LES EQUIPEMENTS DU RESEAU UMTS 46
III.4.1. La Node B : 46
III.4.2. Le RNC : 46
III.4.3. La carte USIM 47
III.4.4. Le Mobile 47
III.5. LES APPORTS DE L'UMTS 47
CONCLUSION 49
BIBLIOGRAPHIE 50
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A. INTRODUCTION GENERALE
Dès l'aube de la mondialisation, le monde se trouve de
plus en plus en bute à des difficultés de tous genres. Bien
souvent, l'essor d'une technologie nouvelle ne tarde pas à estomper
l'espoir que ses mérites suscitaient. En illustration,
considérons le cas de la transmission d'une information à
distance.
A propos, si une infinité de possibilités
restent envisageables, mieux certaines conviennent. Nous citerons, dans une
liste qui ne saurait contenir ces pages, la possibilité pour l'air
de se comporter en conducteur. Bien sûr, de `conducteur
d'ondes'.
Fort intéressant, depuis chez soi à la maison,
un jeune-homme reçoit un appel de sa future épouse
résidant à de dizaines de milliers de kilomètres. Depuis
son avion, une dame s'informe à l'internet des activités de la
bourse et du temps qu'il fait, à la seconde près, dans la ville
où elle va faire affaire...Si rien ne sort jusqu'ici du cadre
exiguë des activités ordinaires de l'homme, il convient toutefois,
pour un observateur averti, de murir lucidement la réflexion.
La transmission des ondes électromagnétiques,
voulons-nous dire d'une information : la voie humaine par exemple, est plus
souvent possible, à longues distances, et par choix méthodiques,
grâce à la maîtrise de la transmission hertzienne des
signaux électriques et par l'intermédiaire d'un ensemble
d'équipements adaptés. C'est le concept
télécommunication.
La télécommunication est un sujet très
pointu. Ses applications sont variées et dépendent du domaine
d'intérêt. Pour des raisons pratiques, nous envisageons
l'appliquer à l'opérateur Voice Data Communication Congo
dit Vodacom Congo. Celui est une société de droit
Congolais créée en octobre 2001 et officiellement en service
depuis mai 2002. Vodacom Congo est une filiale de Vodacom Holding.
Ce dernier est une société de droit sud-africain
créée en juin 1994 par Monsieur Allan KNOTT CRAIY. Vodacom
Congo a, pour une population de plus de 60 millions d'habitants, environ 2
millions d'abonnés. En 2011, son capital social s'élevait
à 76,5 millions de dollars américains. Vu l'étendu de la
RDC, cette société est subdivisée en deux régions :
l'Est et l'Ouest. L'objet de ce travail s'applique à la région
Est. Elle est constituée des 4 provinces suivantes : Le Nord-Kivu, le
Sud-Kivu, le Maniema et la Province Orientale, soit plus de 500
km2.
La télécommunication appliquée
à l'opérateur Vodacom Congo fut un de mes rêves
d'étudiant. Nous avons effectué à la
société Vodacom Congo, pendant notre cursus
académique, deux fois un stage de type Ingénieur. Du 04 novembre
au 04 décembre 2010 et du 03 mars au 03 avril 2013. La période de
notre deuxième stage a coïncidé avec le processus de
migration technologique de 2G à 3G. Ainsi, au-delà des pages
protocolaires et la conclusion, ce travail est subdivisé en deux grandes
parties dont:
? Le GSM
? La transmission ? L'UMTS
Dans tous les cas, nous appliquons la
télécommunication à l'operateur Vodacom Congo.
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CHAP I. LE RESEAU GLOBAL SYSTEM FOR MOBIL
I.1. INTRODUCTION
Sommairement, le GSM est un système de deuxième
génération. Il a été conçu comme une norme
dont l'objectif était de lutter contre les désordres, les
interférences et les équipements fabriqués sans
spécificités universelles. Considéré comme une
norme, il est assimilé à un ensemble des règles à
suivre pour mettre en place un équipement...
I.2. HISTORIQUE DE LA TELECOMMUNICATION
Depuis les temps anciens, divers dispositifs de communication
à distance ont été expérimentés dont la
communication visuelle par signe, la télégraphie visuelle et
mécanique. Relevons au passage que l'invention de la
télégraphie électrique en 1832 par Samuel MORSE
marque le début de l'ère moderne des
télécommunications. Avec l'invention en 1876 du
téléphone par Graham Bell, la voix humaine pouvait
être transportée au-delà de l'horizon sonore.
En 1962, le premier satellite de
télécommunication (TELESTAR) est mis en orbite. La
miniaturisation des composants électroniques a permis, au cours de
dernières décennies, un essor vertigineux de l'ordinateur, de la
téléphonie mobile et de l'internet. Les centraux
téléphoniques électromécaniques ont
été progressivement remplacés par des centraux
numériques. C'est seulement au début des années nonante
que la tendance de passer à la deuxième génération
dite GSM s'est fait sentir.
L'histoire de la téléphonie mobile
(numérique) débute réellement en 1982. En effet, à
cette date, le Groupe Spécial Mobile, appelé GSM, est
créé par la Conférence Européenne des
administrations des Postes et Télécommunications (CEPT). Le but
est d'élaborer les normes de communications mobiles pour l'Europe dans
la bande des fréquences de 890 à 915 [MHz], pour
l'émission à partir des stations mobiles et 935 à 960
[MHZ], pour l'émission à partir des stations fixes. Il y eut bien
des systèmes de mobilophonie analogique (MOB1 et MOB2,
arrêté en 1999), mais le succès de ce réseau ne fut
pas au rendez-vous. Ainsi, en 1987, le groupe GSM fixe les choix technologiques
relatifs à l'usage de télécommunications mobiles. Nous
citons : la transmission numérique, le multiplexage temporel des canaux
radio, le chiffrement des informations ainsi qu'un nouveau codage de la parole.
Mais, il faudra plutôt attendre 1991 pour que la première
communication expérimentale par GSM ait lieu. Au passage, le sigle GSM
change de signification et devient Global System for Mobile communications, et
les spécifications sont adaptées pour des systèmes
fonctionnant dans la bande 1800 [MHz].
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En Belgique, c'est en 1994 que le premier réseau GSM
(proximus) est déployé. Mobistar et Orange
(rebaptisé Base) viendront plus tard. Aujourd'hui, le nombre de
numéros attribués pour des communications GSM dépasse
largement le nombre de numéros dédiés à des lignes
fixes et cette tendance se poursuit.
I.3. QUELQUES DEFINITIONS
Le Global System for Mobile Communications dit GSM,
est un système de deuxième génération
créé par 13 pays européens dont 15 réseaux parmi
lesquels la filiale multi-internationale Vodafone.
I.3.1. Bande des fréquences
Cette norme de téléphonie mobile utilise les bandes
de fréquences connues. On distingue :
? Le GSM 900
890-915 MHz : liaison montante (TX) : up link,
935-960 MHz : liaison descendante (RX) : down link.
? Le GSM 1800(DCS).
1710-1785 MHz : liaison montante (TX) : up link,
1805-1 880 MHz : liaison descendante (RX) : down link.
On parle de liaison montante ou up link lorsque le MS
appelle le réseau, et de liaison descendante ou down link
lorsque le réseau appelle le MS. La liaison peut être :
? Simplex : une seule fréquence pour l'émission et
la réception ;
? Duplex : une fréquence pour l'émission et une
autre pour la réception.
I.3.2. La largeur de la bande :
Pour le GSM 900, on a : 915MHZ - 890MHZ = 25MHZ, Pour le
GSM1800, on a : 1785MHZ - 1710MHZ = 75MHZ.
I.3.3. L'écart duplex :
Pour le GSM 900, on a : 935MHZ - 890MHZ = 45MHZ, Pour le GSM
1800, on a : 1805MHZ - 1710MHZ = 95MHZ
Avec 935MHZ : fréquence montante et 890MHZ :
fréquence descendante.
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I.3.4. Une cellule:
|
C'est une zone géographique élémentaire
d'un réseau radio cellulaire dans laquelle on affecte un ensemble de
fréquences non réutilisables dans les zones contiguës. C'est
aussi la zone de couverture d'une antenne GSM (fig.1).
Le réseau de téléphonie numérique
ou cellulaire dit encore GSM, est constitué d'une multitude des
cellules.
|
|
Fig.1. Illustration d'un réseau cellulaire.
I.3.5. Les interférences
|
Elles prennent naissance si deux signaux émettent à
la même fréquence, même polarisation et même
direction. On distingue :
ü Les interférences Co-Canales : elles proviennent
de l'utilisation de la même fréquence par deux stations
différentes dans la même direction.
ü Les interférences adjacentes : elles sont dues
à l'utilisation de 2 fréquences voisines mal filtrées.
Pour éviter les interférences, on envisage un
espacement entre deux fréquences adjacentes de l'ordre de 200 Hz ou 0,2
MHZ.
I.3.6. Le nombre des canaux
Rappelons que l'espace entre les fréquences adjacentes
vaut 0,2 MHZ. Le nombre des canaux sera alors calculé par la
formule suivante :
Nombre de canaux (Nc)=
o Pour le GSM 900,
Nc =
o Pour le GSM 1800,
Nc =
On parle d'ARFN ou Absolute Radio Frequency Number
pour désigner la marge entre les fréquences. On l'obtient ainsi
:
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Pour le GSM 900
(n x 0,2) uj 0+( 2x0,2)
- Pour le GSM 1800
(n x 0,2)
Comme les canaux attribués aux opérateurs de
téléphonie par l'Agence de Régulation Nationale sont
limités, on applique le principe de réutilisation des
fréquences pour des cellules non contiguës. C'est ainsi qu'on parle
de multiplexage TDMA ou Time Division Multiple Access.
Chaque fréquence (porteuse) a toujours 8 « time
slots », d'environ 577 us (micro seconde). Ceci permet à 8
personnes de communiquer simultanément. Chaque Time Slots ou intervalle
de temps est un support à part entier d'une information.
Le câble MIC (Modulation Impulsion
Codée) est utilisé pour transporter les informations
à la seconde. Physiquement, il est fabriqué en cuivre. Au niveau
transfert de données, il est considéré comme une voie
composée de 32 canaux, chacun étant capable de transporter
jusqu'à 64 mille informations à la seconde, soit 64 Kilobits par
seconde (64kb/s).
La capacité maximale théorique d'un câble
MIC est donc de 64Kb/s * 32 = 2048Kb/s. Soit environ 2 Mégabits par
seconde.
I.3.7. Types d'antennes
Les antennes sont des éléments qui permettent la
couverture du réseau et la transmission d'ondes radioélectriques.
Nous citons (fig.2):
I.3.7.1. Les antennes de couverture du réseau
:
Elles servent à la couverture du réseau.
L'antenne panel est un cas de figure. On distingue : ? Selon les
directions
L'antenne panel omnidirectionnelle (l'angle
d'ouverture est de 360°) : très adaptée aux zones rurales et
faiblement peuplées. Son gain d'amplification est faible, environ 9
dB.
L'antenne panel directionnelle (l'angle d'ouverture
est de 120°) : adaptée aux zones urbaines et fortement
peuplées. Son gain d'amplification est de 13 à 16 dB.
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? Selon la bande :
L'antenne panel mono bande (simplex),
- GSM 900 : la portée de la couverture est de 35km2
- GSM 1800 : la portée de la couverture est de 5 Km2
L'antenne panel dual bande (duplex),
GSM 900 et GSM 1800 à la fois. Dans ce cas, un duplexeur
est obligatoire et jouera le rôle de coupleur.
1 2 3
Faisceau
ODU
Feeder
Antenne panel
Jemper
BTS
Fig.2. Illustration de l'ensemble pilonne, 3 antennes panels,
1 faisceau, 1 ODU, 4 feeders et jempers et 1 BTS. Le faisceau est relié
à la BTS par un câble coaxial.
I.3.7.2. Les antennes de transmission du signal
:
Fig.3. Deux antennes faisceaux en Vis-à-vis.
Antenne
faisceau
Dessiné par Prince L.
JOSHI
ODU
Elles servent à la transmission du signal (fig.3). On
distingue :
? Les antennes faisceaux : chaque antenne faisceau
établit une liaison avec son vis-à-vis, définissant ainsi
une transmission du signal.
? Les antennes V-sat ou stations terriennes : elles
établissent des liaisons entre elles via les satellites.
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I.3.7.3. La prise en charge des antennes :
Le rayonnement d'une antenne dans sa zone de couverture
dépend de la fréquence et de la puissance. La puissance à
la réception sera obtenue de la manière suivante :
Et la longueur d'ondes sera :
Avec c, la célérité ; d,
la distance du MS à l'antenne et f la fréquence.
Cette formule nous renseigne que les grandes fréquences
vont moins loin que les petites. C'est pourquoi le GSM 900 a une portée
de couverture largement grande, environ plus de 35km2 et le GSM 1800
près de 5 Km2
Le niveau de puissance limite en
télécommunication équivaut à Plimite = - 102 dBm.
Au-delà de cette puissance, c'est-à-dire à la limite de
couverture d'une cellule, la qualité du speech se meurt et la
communication devient moins intéressante. Ainsi, la couverture plus au
moins bonne d'une cellule dépendra de l'angle d'inclinaison de
l'antenne. Si l'angle d'inclinaison diminue, le rayon de couverture de
l'antenne augmente, par ricochet la distance d. Ceci est d'un
intérêt capital car la cellule s'élargit. Ceci dit, pour
avoir un bon signal, on agira séparément sur deux
paramètres :
- Action sur la puissance d'émission : elle
augmente considérément la puissance de réception.
Cependant, on ne peut y agir indéfiniment au risque de nuire à
l'environnement.
- Action sur la distance d entre le MS et l'antenne :
elle est très favorable pour autant que le MS reste dans la cellule ou
zone de couverture de l'antenne.
Comme au-delà d'une cellule la couverture du
réseau n'est plus possible et donc la communication est coupée,
l'idée a été de superposer plusieurs cellules formant
ainsi un réseau cellulaire. Le Handover est la fonction qui
permet le transfert automatique des conversations en cours, d'une cellule
à une autre. Ce passage d'une cellule à l'autre s'effectue sans
rupture de communication.
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I.3.8. Un Site :
Globalement, un site est un endroit où on a
installé les équipements (fig.4). Par nécessité, il
porte le nom de l'équipement qui assure la fonction principale sur le
lieu. On parle par exemple du site MSC, BSC...On peut également
attribuer le nom de la rue où il se trouve. Dans site, le power est un
élément de haute importance. La figure suivante l'illustre bien
:
UPS
Tracking
System (220V)
Modem (220V)
Climatisation
220V
AC
Converter
(convertisseur)
Rectifier
(redresseur)
Inverter AC
AC
220V
DC
AC
GENERATEUR
Batteries
(SNL)
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équipements
- 48V
Fig.4. Alimentation d'un site de l'opérateur
Vodacom
AC
Remarquons, dans cette représentation de l'alimentation
d'un site (fig.4), qu'à l'exception des modems, le tracking system,
l'éclairage et la climatisation, tous les équipements sont
alimentés par une tension continue de - 48V. L'inverseur permet le
basculement automatique de la SNEL (société nationale
d'électricité) au générateur. En cas d'absence de
deux sources, les batteries doivent prendre la relève. Le schéma
est monophasé, en réalité la SNEL et le
générateur fournissent une alimentation triphasée.
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I.4. ARCHITECTURE DU RESEAU GSM
Nous voulons nous intéresser aux trois sous-ensembles du
réseau GSM, savoir :
? Le sous-système radio ou la partie BSS
(Base Station Sub-System) ; ? Le sous-système réseau
ou la partie NSS (Network Sub-System) ;
? Le sous-système de maintenance et d'exploitation
ou partie OSS (Operation and Support Sub-System).
Chacune de trois parties du réseau comporte un certain
nombre d'équipements qui facilitent sa fonctionnalité.
Naturellement, évoquer ces parties revient à relever leurs
équipements. La figure suivante offre l'aperçu de l'architecture
du réseau :
BSS/ RADIO NSS/ SWITCH
BTS 4
BTS 1
BTS 2
BTS 3
Abis
BSC
Atermux
X-25
TC
Ater
VMS
MSC
HLR
OMC-S
VLR
SMS-C
AUC
EIR
IN
SUPERVISION
( dessiné Par Prince L.
JOSHI)
Fig.5. Architecture du réseau GSM
La fig.5 renseigne :
MS
OMC-R
OSS/
? L'interface Air ou
interface Um, établie une liaison entre le MS
et la BTS.
? L'interface A-bis,
établie une liaison entre la BSC et les BTS.
? L'interface Atermax,
établie une liaison entre la BSC et le TC.
? L'interface Ater,
établie une liaison entre le TC et le MSC. La couche physique
est
toujours définie par une liaison à PCM à 2
Mb/s.
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> L'interface A, établie
une liaison entre la BSC et le MSC. Sa couche physique est définie par
un câble MIC de 32 times lots de 64 Kb/s i.e. de 2 Mbits/s au total. Sa
couche de liaison de données utilise le protocole LAP.
> L'interface X25,
constituée d'ondes radio, elle établit une liaison entre la
partie NSS et la partie BSS, à la partie supervision ou partie OSS. Ce
dernier possède, ainsi nous le verrons au chapitre suivant (point II.5)
, une structure en 7 couches du modèle OSI.
I.4.1. BASE STATION SUB-SYSTEM (BSS).
Le sous-système radio gère et assure les
transmissions radio. Il offre l'accès radio au MS. C'est au faite une
porte d'entrée dans le réseau. Il est composé des
entités telles que le MS, la BTS, la BSC et le TC.
I.4.1.1. MS (Mobile Subscriber),
La station de base ou BTS (Base Transceiver Station)
dialogue avec le MS possédant une carte SIM (Subsriber Identity
Module). Le MS et la SIM sont les deux éléments accessibles
directement à l'abonné. Ils suffisent pour assurer les
fonctionnalités nécessaires à la couverture du
réseau, à la transmission et à la gestion du
déplacement (accès au réseau et ses services). La carte
SIM contient une série d'informations notamment l'authentification de
l'abonné ainsi que le cryptage de la voix. En soi, elle se comporte
comme une mini-base de données dont l'une de ses attributions, bien
sûr avec le Mobile, est d'établir, dans sa zone
géographique, une liste de toutes les BTS du réseau avant de
s'établir à celle qui offre la puissance la mieux
adaptée.
Une SIM est composée de plusieurs
données dont :
? Données administratives :
V' PIN/PIN2 : Mot de passe
demandé à chaque connexion.
V' PUK/PUK2 : Code pour
débloquer une carte.
V' LANGUAGE : Langue choisie par
l'utilisateur.
? Données liées à la sécurité
:
V' Clé KI : Valeur unique,
connue de la seule carte SIM et du HCLR.
V' CKSN : Séquence de
chiffrement.
? Données relatives à l'utilisateur :
V' IMSI (International Mobile
Station Equipment Identity) : cette identité internationale de
l'abonné mobile constitue le numéro international de
l'abonné.
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V' MSIDSDN (Mobile Subscriber
Identity Integrated services Digital Network): Numéro d'appel d'un
téléphone GSM.
? Données Roaming :
V' TMSI (Temporary Mobile
Subscriber identity): Numéro attribué temporairement par le
réseau à un abonné.
V' LOCATION UPDATING STATUS : si une
mise à jour de la localisation est nécessaire, location updating
status fourni l'identité de la Sim.
? Données relatives au réseau :
V' MOBILE COUNTRY CODE (MCC), MOBILE
NET WORK CODE (MNC)... : identifiant du réseau mobile de
l'abonné.
V' NUMERO DE FREQUENCE ABSOLUE :
Fréquence utilisée par le PLMN.
Une SIM blanche possède une IMSI et est
dépourvue de MSIDSDN. Ce dernier pourra être alloué dans
une opération appelée Swap, sur demande d'un abonné qui
aurait perdu sa SIM.
Le MS est essentiellement composé d'un
émetteur-récepteur, un microphone, un écouteur, une
batterie, une antenne, un clavier, un écran et un vocodeur...
I.4.1.2. BTS (Base Transceiver Station ou Station de
Transmission de Base)
La BTS, l'ensemble émetteur/récepteur, est
l'élément central responsable des trafics dans une ou plusieurs
cellules. Elle donne accès au réseau en établissant un
relais entre le MS et la partie Radio. Dans un réseau, selon
les performances cherchées, on fait recours à plusieurs stations
de base.
La BTS est composée de :
1. Des TRE (Transceiver
Equipment), dites encore TRX ou TRU. Ils constituent un
ensemble émetteurs-récepteurs, facilitent l'émission et la
réception des signaux. Ils permettent la connexion entre la BTS et le MS
via les antennes GSM. Il utilise le TDMA (Time Division Multiple
Access) comme technique de multiplexage, ce qui lui permet d'avoir huit
canaux physiques pour une seule fréquence. En soit, le TDMA consiste
à diviser chaque canal de communication en 8 intervalles de temps
appelées timeslots (TS). Ils ont chacun un débit max de
16kbps en full rate et de 8kbps max en half rate.
Les TRE constituent, avec les autres parties de la BTS, les
canaux physiques. Ils sont configurés, selon les
spécificités du réseau, en canaux logiques. On cite :
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> Le BCCH (Broad casting Control Channel),
(réception): canal
utilisé par le réseau pour la diffusion des messages.
> Le FCCH (Frequency Correction Channel),
(réception): pour le calibrage, le mobile se cale à
la fréquence du FCCH.
> LE SCH (Synchronisation
Channel), (réception) : canal utilisé pour la
synchronisation. Le MS peut enfin avoir le même timing que le
réseau.
> Le PCH (Paging Channel),
(émission et réception) : canal utilisé par
le réseau pour rechercher l'abonné qui doit recevoir un appel ou
un sms.
> Le RACH (Random Access Channel),
(émission) : canal utilisé par le MS pour demander
le SDCCH avant de faire passer un appel ou d'envoyer un sms.
> L'AGCH (Access Granted Channel),
(réception) : canal utilisé par le réseau pour
répondre au MS de l'attribution du SDCCH.
> Le SDCCH (Stand-alone Dedicated Control
Channel), (émission et réception) : canal
utilisé pour la signalisation et pour la passation des
appels ou l'envoie des sms.
> Le TCH/F : Full rate
(13,5Kb/s), TCH/H : Half rate (5,2Kb/s),
(Traffic Channel for coded speech), (émission et
réception) : il assure le Voice (voix plein débit) et le data.
C'est donc un canal utilisé pour la communication vocale.
> Le SACCH (Slow Associated Control Channel),
(émission et réception) :
canal utilisé par le MS et le réseau pour la
compensation du délai de propagation, contrôle de la puissance
d'émission du mobile, contrôle de la qualité de liaison et
mesures sur les autres stations.
> Le FACCH (Fast Associated Control Channel)
(émission et réception) : canal utilisé par
le réseau et le mobile pour l'exécution du Handover.
L'affectation, dans un TRE, des canaux logiques (ils sont
toujours 8 au maxumum), s'effectue comme suit :
·
0
1
2
3
4
5
6
7
Dans TS0, on y affecte BCCH+FCCH+SCH+RACH+AGCH+PCH,
· Dans TS1, on affecte SDCCH+SACCH,
· Au final, dans TS2 à TS7, on affecte
TCH+SACCH+FACCH.
2.
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Des Combiners : Ils jouent le
rôle de multiplexeur pour la transmission et de coupleur pour la
réception. Un combiner a la possibilité de coupler quatre
TREs.
3. Les Antennes GSM : il s'agit
d'antennes panels. On distingue les antennes 2G et 3G. Elles sont
reliées à la BTS par des guides d'ondes flexibles appelés,
selon leurs parties, `feeder' ou
`jumper'.
4. Une Carte mère (SUMA) :
elle gère le système (la config) et facilite le dialogue
entre la BTS et l'ordinateur lors de la configuration.
5. Une Carte EACB ou carte d'alarme
: (External Alarm Connexion Board). Elle permet de
connecter toutes les alarmes externes à la BTS en vue de faciliter le
contrôle par l'OMC-R. Les alarmes connectées à la BTS sont
: la position de l'arrêt et le démarrage du
générateur, ouverture de la porte du shelter (abri),
détecteur de mouvement, détecteur de fumé...
6. Une Carte Remote Inventory :
elle permet d'inventorier les équipements de la BTS
7. Une Carte interface : elle offre
une interface entre la BTS et la BSC.
8. Un Fan : ventilateur pour le
refroidissement des équipements.
9. L'Alimentation (power) : une
source alternative qu'on redresse dans la BTS pour avoir -48V. Une cohorte des
batteries constitue la source de secours en cas de coupure du courant. Parfois,
on prévoit également des générateurs pour alimenter
les sites de grande importance.
10. Un Shelter : case ou abri
où sont placés les équipements de la BTS. I.4.1.3.
BSC (Base Station Controller ou encore Contrôleur de Station de
Base)
Le contrôleur des stations de base gère une ou
plusieurs stations de bases et communique avec elles par le biais de
l'interface A-bis. Il remplit différentes fonctions notamment :
? Agir comme un concentrateur en transférant des
communications en provenance de différentes stations de base vers une
sortie unique.
? Commuter les données vers la station de base de son
choix.
? Remplir le rôle de relais pour différents
signaux d'alarme destinés au centre d'exploitation et de maintenance.
? Alimenter la base de données des stations de bases.
? Gérer les ressources radio dans la zone couverte par
les différentes stations de bases disponibles à sa commande.
·
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Commander enfin l'exécution automatique de
Hondover (transfert de communication d'une cellule
à une autre sans interruption). On parle de Cell Reselection
lorsque le MS de l'abonné n'est pas en
communication.
Il est composé :
y' D'une Carte système appelée aussi
CIPRA SYSTEM : elle gère les config
et sauvegarde les fonctions. On en a toujours deux afin d'assurer
la redondance i.e. le disfonctionnement de l'une permet l'entrée en
service de l'autre.
y' D'une Carte CPRC OSI : elle
génère le protocole sur la supervision X25.
y' D'une Carte CPRC BROADCAST ou encore
CIPRA BROADCAST : elle est utilisée pour la diffusion
des messages.
y' D'une Carte BIAUA : elle gère
l'interface A-bis. Sa capacité de gestion peut aller jusqu'à 6
A-bis ou 6 liaisons BTS et travaille avec 8 cartes
TCUC. La carte CPRC contrôle les cartes
BIAUA. On distingue 3 sortes : le CPRC
system, le CPRC Osi et le CPRC
Broadcast.
y' Une Carte TCUC : c'est une carte
ressource. Elle gère les fréquences des TRE.
y' Des Cartes ASMB : elles gèrent
l'interface Atermax (entre la BSC et le TC) et travaille avec quatre cartes
DTC.
y' Des Cartes SWITCH : elles transitent ou
commutent les données de la carte BIAUA à la
carte ASMB.
y' Des Cartes DCDC : elles gèrent le
power dans la BSC.
Voici la Synoptique de la BSC
(fig.6)
BSC
DTC
A-bis
SWITCH
ASMB
BIAUA
Altermax
TCUC
Carte OSI
Carte System
Carte Broad cast
BTS
TC
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Fig.6. Synoptique de la BSC
Le plus souvent, les BTS sont éloignées de la
BSC. Dans ce cas, la liaison se fait par un équipement adéquat de
transmission. Nous approfondirons la notion au chapitre III.
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Pour le cas spécifique de l'opérateur
Vodacom Congo/Region eastern, il existe 3 BSC dans la ville de Goma. Ce
sont des BSC confg6. Autrement dit, chacune d'elles a la capacité de
gérer tout au plus 6 liaisons BTS.
I.4.1.4. TC (Transcodeur)
Il fait le transcodage (la conversion) des signaux de 16kb/s
à 64kb/s et inversement. Les communications arrivent et partent de la
BSC (la partie radio) à 16kb/s, et arrivent à la partie
réseau (NSS) à 64 kb/s. Comme le Switch a difficile à
reconnaitre les communications à 16 kb/s, on place entre ces deux
équipements un transcodeur permettant de passer de 16 kb/s à 64
kb/s et vice-versa.
Pour assurer sa reconnaissance, une communication se
présente comme un signal numérique. Pour ce faire, il doit
être codé. Les étapes suivantes sont nécessaire :
l'échantillonnage, la quantification, la compression, et enfin le
codage. La figure suivante illustre le cas d'un TC :
64/16 =
4
Carte MT120
Ater
Atermax
16 kb/S
64 kb/s
Fig.7. Carte MT120 d'un transcodeur (TC)
L'opérateur Vodacom utilise le TC (fig.7)
marque ALCATEL. Un TC a plusieurs cartes MT120. Une seule Carte MT120
gère environ 120 appels BTS. Les cartes MT120 permettent de se connecter
au TC et d'envisager le transcodage. Le rapport de conversion est d'ordre 4.
Une carte MT120 reçoit en entrée 1 MIC (Atermax) et en sortie 4
MIC (Ater). Nous
le retrouvons aux sites de
l'opérateur
Vodacom.
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I.4.2. NETWORK SUB-SYSTEM (NSS)
Si le sous-système radio gère l'accès au
réseau, les éléments du NSS prennent en charge les
fonctions de contrôle et d'analyse d'informations dans la base de
données du réseau (chiffrement, authentification, ou roaming).
Cette étape est nécessaire pour qu'il y ait établissement
de connexions. Le NSS est composé :
I.4.2.1. Le MSC (Mobile Switching Center)
C'est le commutateur du réseau. Il est responsable de
l'acheminement des communications dans le réseau et assure
l'interconnexion entre les réseaux de téléphonie
cellulaire d'une part, et les réseaux fixes traditionnels d'autre part.
Il constitue au final une passerelle (Gateway) pour les appels sortant vers un
autre réseau ... Il gère toutes les informations relatives
à la taxation, la mobilité des abonnés et la
complexité des fonctions du réseau. Il est composé de deux
grandes parties (fig.8) :
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Fig.8.
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? Le RCP (Radio Control Point) : il dialogue
avec tous les équipements de la partie Switch à travers la
signalisation et commande le SSP. Il est en outre divisé en deux parties
dont le RCF et le VLR. La figure ci-contre donne le synoptique:
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Synoptique
RCP
d'un
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RCP
|
SSP
MSC
RCF
VLR
o Le RCF (Radio Control Point) fait le BSS
management. C'est dire qu' il est le gérant de la partie radio. Il est
également responsable des appels (call responsible), fait la
gestion des signalisations (Signaling management), contrôle le
SSP et fait la « location update ».
o Le VLR, quant à lui, fait l'enregistrement
des localisations des abonnés et contient le « subscriber data
».
? Le SSP (Service Switching Point): il
établit les connexions (PCM connexion) entre les correspondants
sur instruction du RCP et donne le timing au MSC. Dans ses attributions, il
fait également le PCM (Pulse Coded Modulation) switching,
l'annoucement et la conférence. Il travaille directement avec
le HLR.
I.4.2.2. HLR (Home Location Register) ou registre de
localisation principal
C'est la base de données centrale contenant toutes les
informations administratives relatives aux abonnés du réseau. On
y trouve :
L'IMSI (International Mobile Subscriber Identity) :
c'est un numéro unique alloué à chaque abonné. Il
est stocké dans la carte SIM, et est utilisé par le réseau
pour la transmission de données de l'abonné.
Le MSISDN (Mobile Subscriber Integrated Services Digital
Network) : c'est le numéro d'appel de l'abonné lié
à l'IMSI dans le HLR. Les appels destinés à
l'abonné sont transcrits en numéro d'IMSI, ce qui facilite sa
recherche et l'établissement de la communication. Son format est E212
composé de CC+NDC+SN.
Le CC (Country Code) : c'est le code du pays. On a
attribué 243 à la RDC.
Le NDC (Network Designe Code) : c'est le premier
initial de l`identification d'un abonné dans un réseau. Nous
avons, pour l'opérateur Vodacom, après 243, le 81.
Le SN (Subscriber Number) : c'est l'identification
proprement dite de l'abonné dans le réseau. Nous avons par
exemple 4443518. Les trois premiers chiffres de SN permettent de retrouver dans
quel HLR a été enregistré la SIM. Pour tous les agents de
l'opérateur Vodacom, les numéros commencent par +243 81
444...
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L'IMSI (International Mobile Subscriber Identity) :
c'est le numéro international de l'abonné. Son format est E164
composé de MCC+MNC+MSIN.
MCC (Mobile Country Code) : nombre à 3
chiffres identifiant un pays (Congo=630, Belgique = 206, France =208).
MNC (Mobile Network Code), nombre à 2 chiffres
utilisé pour identifier un PLMN Ex : O1 pour l'opérateur
Vodacom.
MSIN (Mobile Subscriber Identity Network) : il prend
dix chiffres. Par exemple : +243 81 444 3214
TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) : il
indique le VLR qui prend l'abonné en charge à l'instant
même, et est fonction de la zone de localisation de l'abonné.
Le HLR enregistre également les localisations, en
substance, nous citons :
Le VLR qui prend en charge l'abonné, Le LAI : Location
Area Identity.
On l'obtient ainsi : LAI = MCC+MNC+LAC
Le CI (cell identity): il est attribué
à chaque cellule. C'est l'identification unique de la cellule. Plusieurs
cellules, i.e. plusieurs Cell identity, sont regroupés dans une zone de
localisation LAC.
LAC (Location Area Code) : c'est un code
attribué à chaque zone de localisation. Il appartient à
CGI.
CGI : cell global identity
Sa substance est : CGI = LAC+CI,
On y trouve également le TMSI, Ki, Kc, le profil de
l'abonné (SIM prepaid, post paid, voda e, numéro vert, ...),
services souscrits : roaming, appel international, call baring, call
transfert...
I.4.2.3. Le VLR (Visitor Location Register) ou registre
de localisation des visiteurs
C'est une base de données reliée au MSC et qui
stocke temporairement les informations concernant chaque mobile dans la zone de
travail du MSC. Ces informations peuvent être : l'identité de
l'abonné, sa dernière zone de localisation, les services
complémentaires souscrits par celui-ci, les éventuelles
restrictions ou interdictions d'établissement de la communication.
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I.4.2.4. L'AUC (Authentication Center)
Lorsqu'un abonné souhaite profiter des services du
réseau, notamment passer un appel, envoyé un texto...
L'opérateur doit s'assurer qu'il ne s'agit pas d'un usurpateur. Le
centre d'authentification rempli cette fonction. Cet équipement stocke
les clés Ki, Kc et les algorithmes A3, A5 et A8. Il
établit l'authentification et le chiffrement. L'authentification est
possible grâce à la clé Ki, en calculant les algorithmes A3
et A8. Le chiffrement se fait avec la clé Kc et l'algorithme
A5.
Pour chaque abonné, la clé Ki est unique.
Lorsqu'un abonné souhaite effectuer un appel,
l'AUC lui envoie l'algo et pour calculer la clé Ki.
S'il correspond à celui que l'AUC a
calculé, il l'envoie l'algo pour calculer la clé
Kc. Entre temps, le MS envoie une
signalisation qu'on appelle SRCES pour que l'AUC
vérifie la compatibilité. De tout point de vue, l'AUC est
responsable du cryptage ou chiffrage (codage des appels, SMS, signalisation
dans la partie radio ...).
I.4.2.5. L'EIR (Equipement Identity Register)
Comparativement au HLR et au VLR, l'EIR se comporte comme un
registre d'identification des équipements qu'utilisent les
abonnés. Pour la simple raison que le MS peut recevoir n'importe quelle
SIM, ce qui offre une grande possibilité de vol, l'idée est venue
de donner une identification unique à un terminal MS. Celle-ci permet de
repérer le terminal volé ou perdu et de le protéger ou de
l'altérer à partir des gestionnaires du réseau. Il s'agit
de la norme International Mobile station Equipment Idenitity
(IMEI).
L'IMEI d'un terminal GSM est toujours indépendant du
numéro de l'abonné. Il permet, je l'ai dit, de désactiver
un équipement volé et d'autoriser les appels d'urgence en cas
d'absence de la SIM. Il est composé de TAC+FAC+SN.
? Le TAC identifie le modèle du
téléphone,
? Le FAC identifie le fabricant,
? Le SN donne des indications du numéro de série du
téléphone.
Il va sans dire que l'Equipement Identity Register
classe les IMEI en trois catégories. Nous citons :
i. White list : sont les IMEI autorisés dans le
réseau,
ii. Gray list : sont les IMEI suspectés dans le
réseau,
iii. Black list : sont les IMEI interdits dans le
réseau.
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I.4.2.6. Le VMS (Voice Mail Server)
Il permet de stocker les messages vocaux. Il fonctionne comme
une mémoire magnétique. Chaque numéro a une boite de
messagerie vocale.
I.4.2.7. Le SMS-C SMS-C (Short Message Service
Center)
Il est responsable de la livraison des SMS dans le
réseau. Il sauvegarde des messages courts (160 caractères
maximum) ou SMS envoyés aux abonnés indisponibles dans le
réseau, et participe ainsi à la livraison des SMS. Chaque
abonné possède une boite dans laquelle est enregistrée ses
SMS.
I.4.2.8. IN (Intelligent Network)
C'est un registre intelligent qui gère la facturation
des abonnés prépayés et post-paid. Il gère
également le chiffrement sur le tarif dans le réseau et fait le
billings. Pour les abonnés en mode post-paid, le Switch
génère les CDR (Call Data Records) qui sont de
données montrant les appels des abonnés en fonction du temps
(consommation). Ces CDR sont envoyés dans le CDR COLLECTOR pour
facturation.
Soit dit que l'operateur Vodacom distingue 3 types de
support de transmission dans un réseau :
? TDM : le câble MIC ;
? ATM : Fibre optique ;
? IP : Câble Ethernet (le UTP et le
STP).
L'utilisation de l'un ou l'autre permet d'envisager une
classification du réseau selon les générations. C'est dans
cette optique qu'au mois de mars 2013, l'operateur Vodacom
était en phase de migration technologique de GSM vers la
3ième génération où, en plus de la voix,
on transmet également de données. Pour ce faire, il est fort
intéressant de préparer le réseau à accepter cette
technologie nouvelle. En illustration, pour passer de 1G (GSM) à 2G
(GPRS), le Switch GSM a été divisé en deux parties :
? La media Gateway (MGW) : elle joue le même rôle que
le RCP et, ? Le call server (CS) : il joue le rôle du SSP.
En effet, le RCP ne saurait gérer une signalisation IP
(Internet Protocol), et le SSP ne saurait faire une connexion IP. En
plus, comme le HLR a une capacité de stockage limité,
l'opérateur Vodacom a opté pour le NG-HLR (Next
Generation HLR). Celui-ci a une capacité de stockage de plus de 1
500 000 abonnés. D'où, selon les générations, la
classification suivante :
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1' 2,5ème génération : GPRS
(General Packet Radio Service), permet un débit théorique de
170kb/s.
1' 2,75ème génération: EGDE
(Enhanced Data rates for GSM Evolution), permet un débit
théorique de 470kb/s.
1' 3ème génération: UMTS
(Universal Mobile Telecommunications System), permet un débit
théorique jusqu' à 2Mb/s.
Chaque génération présente une
architecture spécifique. Pour passer du GSM au GPRS par exemple, il faut
ajouter, après avoir changé le RCP en media Gateway
(MGW) et le SSP en Call Server (CS), deux autres équipements
:
o Le SGSN (Serving GPRS Support Node) : le noeud de
service (la localisation, l'authentification et le service).
o et le GGSN (Gateway GPRS Support Node) : le noeud
de passerelle vers l'internet.
Les deux ajouts constituent des routeurs
spécialisés et permettent l'introduction de passerelle IP.
Schématiquement, on a l'architecture suivante (fig.9) :
BSS/ RADIO NSS/ SWITCH
BTS 4
MS
X-25
TC
Ater
MSC
SMSC
VMS
MGW
CS
NG-HLR
EIR
OMC-S
VLR
SGSN
IN
AUC
OSS/
SUPERVISION
BG
( dessiné Par Prince L.
JOSHI)
GGSN
BTS 1
BSC
Abis
BTS 2
BTS 3
Atermux
Fig.9. le réseau GPRS adapté à
l'opérateur Vodacom
OMC-R Pour passer
à l'UMTS, une autre architecture s'impose. L'ancien Switch de
l'opérateur Vodacom appelé legacy et
composé du RCP et du SSP, est remplacé par un nouveau,
appelé NGN (Next generation Network). Celui-ci est
composé de la MGW (Media Gateway) qui
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remplace le SSP et le CS (Call Server), qui remplace
le RCP. Les BTS, lorsqu'il s'agit de l'UMTS, sont carrément
remplacés par les Node B et les BSC par le RNC. On y reviendra
au chapitre IV.
Il est plausible de constater que ce nouveau Switch
présente l'avantage d'avoir un seul CS pour plusieurs MGW. Ces
derniers sont connectés au CS à travers l'interface H248 ou
Megaco. On réalise ainsi que le Switch est composé de
plusieurs parties qui ne sont pas forcément dans la même ville.
Pour l'opérateur Vodacom, le Call server se trouve à
Kinshasa et les Media Gateway, selon le besoin, sont
éparpillées sur toute l'étendue du pays.
Une Media Gateway Alcatel est composée de deux
parties appelées shelf. On cite : ? Le shelf LIU : il
gère les MIC et a plusieurs cartes dont :
i. Cartes E1 : elles portent les connexions des MIC. Les
connexions se font sur un répartiteur appelé DDF.
ii. Carte PEM : pour la gestion du power dans le MGW.
? L'ATCA a pour rôle de contrôler la MGW et d'assurer
les connexions. Il comporte plusieurs cartes :
i. La carte mère (control board) : elle
contrôle la MGW ;
ii. La carte pour la gestion des alarmes ;
iii. La carte TDMX : elle assure la conférence, annule
les échos, donne les
tonalités,....
iv. La carte VVP : elle a le même rôle que la
TDMX. C'est une matrice de commutation. Elle gère les appels dans la
MGW.
v. La carte IPGE : elle assure la gestion des adressages IP
interne et externe de la MGW.
vi. La carte Switch : elle est responsable de
différentes commutations entre les
cartes.
Un shelf ATCA peut gérer jusqu'à 6 shelfs LIU.
Un logiciel permet la supervision de la MGW à partir d'un ordinateur.
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I.4.3. OPERATION AND SUPPORT SUB-SYSTEM (OSS)
L'OSS supervise et veille sur le réseau. Il est
composé de deux parties :
> L'OMC-R (Operation and Maintenance Center Radio
part) : elle supervise la partie radio.
> L'OMC-S (Operation and Maintenance Center Switching
part) : elle supervise la partie Switch.
> Le NMC (Network Managment Center) : elle n'est
pas une partie en soit car elle est composée d'un groupe des sentinelles
ou des veilleuses du réseau, dont la mission est de déceler les
pannes à travers les alarmes et les communiquer aux agents de la
maintenance. Pour l'opérateur Vodacom, le NMC se trouve
à Kinshasa.
On distingue, selon la gravité, dans la classification
de l'operateur Vodacom, les alarmes suivantes:
> Les Warning : Avertissement.
> Les Minor : Ne touche pas à la
communication et ne pas urgente.
> Les Major : Touche à la
communication et est urgente (couleur orange).
> Les Critical : Touche à la
communication et nécessite une action immédiate (couleur
rouge).
I.5. SIGNALISATION SEMAPHORE 7 (SS7)
De même qu'un dialogue permanent épanoui les
relations humaines, ainsi une signalisation bien établie entre les
équipements contribue à la qualité du réseau, aux
services offerts, et par ricochet la maximisation du rendement. La
signalisation commence l'appel, le soutient et le termine.
Dans la signalisation sémaphore 7 (SS7), on vise la
pérennisation et la qualité du signal. La signalisation est donc
séparée du trafic. On dispose alors séparément d'un
canal de trafic et un canal de signalisation. Ceci constitue un avantage de
taille. Le canal de trafic est appelé CIC (Code of
Circuit) et celui de la signalisation est appelé
COC (Code of Chanel). Tandis que
dans la signalisation R2, le trafic et la signalisation ont le
désavantage de passer par un même canal. Les équipements
sont alors classés en deux catégories :
- Le SP (Signaling Point) : c'est un équipement
qui génère et utilise la signalisation.
- Le STP (Signaling Transfert Point) : c'est un
équipement qui transfert la signalisation vers le SP.
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I.5.1. MODE D'ASSOCIATION DES SP
Il existe trois modes d'associations des SP dans le réseau
GSM :
1. Le mode associé : Un SP est connecté à
un autre SP
SP SP
2. Le Non associé : Un SP est connecté au plusieurs
STP puis à un SP
SP STP STP STP SP
3. Le Quasi-Associé : Un SP est connecté à
un seul STP puis à un SP
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SP STP SP
o Le CIC est un time slot qui porte la voie.
o Le SLC (Signaling Link Code) est un COC de 64
kb/s. C'est un canal sémaphore, le time slot utilisé pour la
signalisation.
o Le SLS (Signaling link Set) est un faisceau des
COC.
Chaque équipement est pourvu d'une adresse qui lui permet
de dialoguer avec un autre :
PC (Point Code) : il est utilisé pour
l'adressage de chaque équipement dans le SS7. Son format se
présente comme suit : 16 bits pour Europe, 24 bits pour les USA, en
Chine, la BSS utilise 24 bits et 16 bits pour la NSS.
OPC (Origination Point Code) DPC
(Destination Point Code).
GT (Global Tilte) : il est utilisé pour
l'adressage national et international. Son format est E164 i.e. CC+NC+SN.
CC (Contry Code), NC (Network Code).
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I.5.2. PROTOCOLE UTILISE DANS LE SS7
La couche de protocole dans le réseau GSM utilise la
norme OSI (Open System for Interconnexion). Cette norme comporte 7
couches, savoir (fig.10) :
|
7. Application
|
|
6. Présentation
|
|
5. Session
|
|
4. Transport
|
|
3. Réseau
|
|
2. Liaison de donné
|
|
1. Physique
|
Fig.10. les protocoles du réseau GSM
La substance est la suivante :
1. Physique : on choisit le support physique qui peut être
un câble, l'air...
2. Liaison : on définit le TS ainsi que sa
capacité. On utilise soit l'E1 ou le T1.
3. Réseau : utilisation de PC (point code) pour
l'acheminement des messages.
4. Transport : on met le GT et celui-ci assure l'accusé
de réception.
5. Session : dialogue avec les équipements (ouverture
session).
6. Présentation : assure la présentation des
données.
7. Application : assure la localisation des abonnés et
l'établissement des services.
Relevant la norme OSI, revenons aux couches des protocoles SS7
dans le GSM dans la figure suivante (fig.11) :
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Fig.11. Normes OSI
V' MTP (Message Transfert
Part) :
? MTP1 : On définit le type de support physique
transport (E1, T1, ...) ? MTP2 : On définit la liaison (64k, 56k,
...)
? MTP3 : On définit le PC (point code).
V' SCCP (Signaling connexion
control point) : c'est le point de contrôle de connexions de la
signalisation. On y définit le GT, le SSN.
V' TCAP (Transaction Capability
Application Part) : où on interroge une base de données. La
demande des crédits dans l'IN...
V' MAP (Mobility Application
Part): utilisé par le HLR et le VLR pour la gestion de la
mobilité des abonnés.
V' OMAP (Operation and
Maintenance Application Part): utilisé pour faire le Monitoring et
la supervision.
V' BSSMAP (Base Station-Service
Management Application Part) : utilisé pour la gestion de
fréquences. Le Switch dialogue avec la partie radio via ce protocole
(BSS et Switch).
V' INAP (Intelligent Network
application part): gestion de crédit des abonnés (le
billings).
V' ISUP (Integrated Services
User Part) : il est responsable de l'établissement et
libération des appels. Il permet aux différents Switch de
dialoguer.
V' CAP (Camel application
part): il assure la gestion des abonnés en roaming. V'
TUP : protocole utilisé par le MS et le RCP.
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I.6. MISE A JOUR DE LOCALISATIONS DES
ABONNES
I.6.1. MISE SOUS TENSION DU MS
A la mise sous tension du MS, il effectue automatiquement un
scannage et se cale sur le FCCH qui tient le mieux, puis se synchronise sur le
SCH pour afin écouter le BCCH.
I.6.2. FIRST LOCATION UPDATE
C'est au faite une première mise à jour de
localisation de l'abonné. Elle constitue une étape obligatoire
pour la reconnaissance de chaque abonné. Le tableau suivant illustre ce
qui se passe entre le MS, le VLR, et le HLR (fig.12) :
Insert subscriber data
MS RCP/VLR HLR
Location Update request
Location Update request
Insert subscriber data
Update location
Update location complete
Fig.12. Illustration de la première localisation
d'un abonné dans un réseau
I.6.3. NORMAL LOCATION UPDATE
C'est une opération au cours de laquelle un MS informe
le réseau de sa nouvelle zone de localisation LA (Location
Area). Dans ce cas, le nouveau VLR de l'abonné doit dialoguer avec
l'ancien VLR. Il lui demande toutes les coordonnées essentielles sur
l'abonné avant de l'intégré dans son registre. Nous
résumons le processus dans le tableau qui suit (fig.13) :
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MS RCP/VLR1 RCP/VLR2 HLR
Send identification (TMSI)
Send identification (TMSI)
Update location (TIMSI, CGI2,
GTVLR2)
Insert subscriber data
Insert subscriber data
Update location
Location update complete
Cancel location
Cancel location
Par Prince L. JOSHI
Fig.13. Localisation d'un abonné en déplacement
d'une cellule 1 vers une cellule 2 du réseau.
I.7. PROCESSUS D'ENVOI DES SMS ET D'APPELS DANS LE
RESEAU GSM
I.7.1 LE PROCESSUS D'ENVOI DES SMS DANS LE RESEAU (SMS
PROCESSING IN THE
NETWORK)
? Coté radio
a) Envoi d'un SMS dans le réseau
Le MS fait la demande de SDCCH via le RACH, le réseau lui
répond via l'AGCH et lui attribue un SDCCH, puis il envoie le SMS.
Fig.14. Procédure d'envoi d'un SMS dans le
réseau.
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b) Réception d'un SMS dans le réseau
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Fig.15. Procédure de réception d'un SMS dans le
réseau.
Le MS est cherché dans le réseau via le PCH. Une
fois trouvé, il demande l'AGCH, on lui répond par le RACH (canal
toujours libre) pour lui attribuer le SDCCH, et enfin le MS reçoit le
SMS.
? Du Coté Switch
Fig.16. La procédure vue du côté
Switch
Avant d'envoyer un SMS, le MS a besoin du GT du SMS-C. Comme
le SMS est une signalisation, quand il arrive au MSC (précisément
dans le RCP), celui-ci l'achemine directement, grâce au GT qu'a
envoyé le MS, au SMS-C. Ce dernier stocke le message puis, par
l'intermédiaire du HLR, demande la localisation de l'abonné. Une
fois la localisation terminée, le SMS-C achemine le SMS vers
l'abonné.
Dans le cas où les deux abonnés ne sont pas du
même réseau, la procédure est différente. Par
exemple, s'il s'agit des opérateurs Vodacom et Airtel,
le SMS-C d'Airtel doit être à mesure de dialoguer
avec le HLR de Vodacom et vice-versa. Cette possibilité est
envisageable qu'au cas d'interconnexion. On y reviendra au chapitre III.
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I.7.2. LE PROCESSUS D'APPEL DANS LE RESEAU (CALL PROCESSING
IN THE
NETWORK)
? Coté radio
i. Faire un appel dans le réseau (Mobile appelle
Mobile)
Le MS demande d'abord le RACH, le réseau lui
répond via l'AGCH et lui attribue un SDCCH, puis il l'envoie le TCH pour
la conversation.
ii. Recevoir un appel dans le réseau (Mobile-Mobile)
Le MS est cherché dans le réseau via le PCH.
Une fois trouvé, il demande l'AGCH, on lui répond par le RACH
(canal toujours libre) pour lui attribuer le SDCCH, et enfin le MS
reçoit le TCH pour la conversation.
iii. Fixe calling mobile
Le téléphone fixe compose le numéro de
l'abonné mobile. Le PSTN (Public Switched Telephone Network),
Switch du réseau fixe, envoie un message appelé IAM (Initial
Adress Message) au SSP. Ce dernier signifie au RCP qu'il a reçu un
évènement, un IAM venant du PSTN. Le RCP interroge le HLR via le
SRI (Send Routing Information) en lui envoyant un TMSI. Le HLR
répond par un LA de l'abonné.
Dès la réception du LA, le RCP identifie la BSC
qui prend en charge l'abonné. Au même moment, il effectue le
paging du mobile et lui envoie un alerting. Et, par un create
retreive, il oblige le SSP à réserver une voie pour la
communication en cours d'établissement. Le SSP renvoie au RCP `Retreive'
en envoyant le CIC réservé. Le RCP demande au SSP d'envoyer l'ACM
(Adress Complete Message), le SSP envoie l'ACM. L'information
transportée par l'ACM est que l'abonné sollicité est en
alerte. Le SSP va envoyer le ACM+ring back. Quand le MS
décroche, il envoie un message au RCP « connect » et le RCP
envoie un message connect acknowdge au MS. Le RCP envoie enfin un
message au SSP « Send ANM and join». ANM (Answer
Message), c'est un message envoyé par un Switch vers un autre
Switch pour lui signifier que l'abonné est prêt pour la
connexion.
MSISDN PSTN BTS MS
Fig.17. Procédure d'appel. Cas d'un
téléphone fixe vers un téléphone mobile.
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iv. Fixe calling mobile passing through GMSC
Le GMSC, un centre de commutation pour mobile semblable à
un MSC, est placé en bordure du réseau d'un opérateur GSM
de manière à permettre l'interconnexion avec d'autres
réseaux. Le G-MSC (Gateway MSC) et V-MSC (Visited
MSC), un Switch qui a la localisation exacte du MS, dialoguent.
Le fixe compose le MSISDN du MS, il l'envoie vers son centre
qui, à son tour, envoie un IAM au Switch G-MSC. Le G-MSC signifie
à son RCPG qu'il a reçu un évènement (IAM). Le RCPG
remarque l'absence de la localisation du MSISDN, il envoie alors un SRI au HLR.
Ce dernier route le SRI vers le VLR où se trouve la mise à jour
du MS.
Tous les MSC ont un Pool MSRN. Celui-ci est un numéro
que le Switch attribue à un abonné de façon temporaire
pour indiquer aux autres Switch qu'il en est, à cet instant, responsable
de la prise en charge de l'abonné au moment où il reçoit
une communication venant d'un autre Switch.
Le RCPV renvoie PRN (Provide Rouming Number) avec le
MSRN au HLR. Le HLR répond au SRI en envoyant un MSRN au RCPG. Le RCPG
renvoie create retrieve avec le MSRN au G-MSC. Le G-MSC, recevant le
MSRN, il le renvoie au V-MSC car c'est lui qui prend en charge cet
abonné.
Le V-MSC envoie à son RCPV le message « event
» avec son MSRN (IAM). Celui-ci reçoit le MSRN qu'il attribue
à un IMSI et fait le paging du MS avant de lui envoyer
l'alerting. A ce niveau, le RCPV envoie à son V-MSC un
create retrieve. Le processus se résume dans le tableau qui suit
(fig.18) :
|
Fixe
|
PSTN
|
|
RCP1
|
HLR
|
RCP1
|
SSP2
|
MS
|
|
Call setup
|
|
IAM
|
|
SRI
|
PRN
|
|
|
|
|
|
SSP1
Event IAM
|
|
Create retrieve
|
|
|
SRI
|
|
|
PRN
|
|
|
|
|
|
IAM (MSRN)
|
|
ACM+Ring
back
|
|
Event (IAM)
|
|
|
Paging
|
|
Alerting
|
|
|
Create retrieve
|
|
|
|
Retrieve (CIC)
|
|
|
Send
ACM+Ring
|
back
|
|
Connect
|
|
Event ACM
ACM+Ring
|
back
|
|
ANM
|
|
|
Connect
|
acknowdge
|
|
|
Send
|
ANM and join
|
|
|
|
|
Event+ACM
Send
ANM and join
AM
|
|
|
|
|
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Fig.18. Cas où Fixe
calling mobile passing through GMSC
I.8. LES SERVICES DU RESAU GSM (GSM SERVICES)
On en distingue deux types :
I.8.1. Services de base (basic services)
Les services de base utilisés en GSM sont :
- Téléphonie (il prend le speech et les appels
d'urgences) - Short Message Service (SMS)
- Facsimile(Fax) : lorsqu'on a une SIM avec profil fax et
profil téléphonie. Le manuel mode permet de commuter
manuellement l'option téléphone-fax et l'auto mode le
fait automatiquement.
I.8.2. Services supplémentaires (supplementary
Services)
Nous avons :
? CLIP et CLIR
- CLIP : Calling Line Identification Presentation
- CLIR: Calling Line Identification Restriction
Il s'agit d'afficher sur l'écran le numéro appelant
ou de le restreindre(le cacher).
? COLP et COLR
Quand un abonné active le service de COLP
(Connected Line Identification Presentation), il a la
possibilité de voir si son appel a été
transféré vers un autre numéro. Le COLR (Connected
Line Identification Restriction) est la configuration par défaut de
COLP.
? CALL WAITTING (CW), CALL HOLD (CH)
Le CW permet à l'abonné de recevoir un
deuxième appel en attente. Le CH permet à l'abonné de
mettre en attente un appel. Un appel mis en attente peut être reçu
en rejetant l'appel courant (Receive the waiting call and Relieve the
active call). To receive the waiting call and hold the active call
(Call Hold.)
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? CALL TRANSFERT
C'est un service qui permet à l'abonné de
transférer un appel qui lui arrive vers sa boite de messagerie vocale ou
vers un autre numéro choisi préalablement. Il y a :
> le call transfert Inconditionnel : Tous les
appels sont transférés vers la boite de messagerie vocale ou vers
un autre numéro. On peut l'activer quand on est en réunion par
exemple.
> le call transfert Conditionnel, le transfert
d'appel vocal se fait sous différentes conditions :
V' Unreachable (injoignable)
V' Non reply (Pas de réponse)
V' Busy (Occupé)
V' Hors d'atteinte
? EXPLICITE CALL TRANSFERT (ECT)
Avant d'activer ce service, il faut avoir activé le
Call Hold. Il permet, pendant la communication, de mettre en attente un appel
puis de choisir le numéro sur lequel le transférer.
? CALL BARING (CB) Le CB peut être fait en
barrant :
> Tous les appels sortants ;
> Tous les appels sortants vers le HPLM ;
> Tous les appels entrants ;
> Tous les appels entrants en provenance du HPLM.
? MULTIPARTY CALL (MPTY CALL)
Ce service permet 3 à 6 mobiles de pouvoir se mettre en
une communication, de se mettre en conférence.
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CHAP II. TRANSMISSION
II.1. INTRODUCTION
Rappelons que les équipements d'un réseau
dialoguent en utilisant une signalisation. Les données et la voix sont
transmises par l'intermédiaire des canaux ou times slot.
Transmettre un signal, c'est l'acheminer d'un point à un autre tout
à minimisant les obstacles. Pour y arriver, on envisage plusieurs
moyens.
Généralement, pour transmettre un signal d'un
équipement à un autre, on songe à un câble coaxial,
de l'air, une fibre optique,... Par exemple, si on tient rigoureusement
à transmettre un signal de Goma à Kinshasa, il va falloir
disposer tout au moins de 2000km de câbles, sans jusque-là relever
les détails sur le coût et la faisabilité d'une telle
opération.
Globalement, ceci pose déjà une
problématique rigoureuse. Selon les performances techniques poursuivies,
il y a lieu de nous imaginer l'une ou l'autre solution. Nous citons, pour le
cas de l'opérateur Vodacom Congo/ region eastern, notamment ce
qui suit : la transmission par câbles (coaxial et fibres optiques), par
faisceau Hertzien ou Microwave et la transmission par satellite. Relevons :
II.2. SUPPORTS DE TRANSMISSION
II.2.1. TRANSMISSION PAR CABLES ? Il peut
être à faible distance.
Les E1 qui établissent, dans un DDF
(répartiteur), les connexions entre différents équipements
de la transmission et ceux de la radio en sont une illustration.
? Il peut être à longue distance.
Dans ce cas, les fibres optiques sont alors très
économiques et techniquement judicieux pour constituer un réseau
vaste et ramifié dans certaines entités géographiques.
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II.2.2. TRANSMISSION PAR FAISCEAU HERTZIEN OU MACROWAVE
Il convient pour une distance moyenne, ne dépassant pas
50km, où la visibilité entre les deux équipements de
transmission est apparente i.e. à l'absence d'obstacles qui peuvent
être une montagne, un immeuble... L'operateur Vodacom distingue
le microwave 7GHZ (distance environ 50km), le microwave 18GHZ
(5km à 10km) et le microwave 13GHZ.
La transmission par faisceau hertzien n'est possible que si le
desh, antenne proprement dite, est pourvue d'une radio. On parle alors
d'un faisceau. On distingue une radio intérieure appelée `IDU'
(In Door Unit) placée à l'intérieur du sherter,
et une radio extérieure ou encore `ODU' (Out Door Unit)
placée à l'extérieur du sherter au dos du desh,
l'antenne proprement dite.
Le faisceau assure globalement la transmission et la
réception du signal avec son vis-à-vis. En vue d'une
fonctionnalité maximale, un desh est parfois pourvu de deux radios (deux
ODU et deux IDI), voire quatre. On parle ainsi de la redondance. Selon les cas,
la redondance poursuit deux objectifs :
? Montage simplex : une seule ODU assure la liaison
continuelle. Cependant, en cas de panne, toute la liaison tombe.
? Montage duplex (deux ODU conduisent avec leurs
vis-à-vis) : ce montage assure une amplification en gain. Dans ce cas,
le signal de l'ODU esclave suit directement celui de l'ODU main
au travers un décalage de -3db. On évite ainsi de pertes par
diffusion du signal. Le décalage est obtenu lors du montage de deux ODU
sur le coupleur. Les deux radios travaillent à la même
fréquence.
Ceci dit, distinguons trois montages de liaisons ODU.
1. Par diversité d'espace ou diversité spatiale
:
Il est possible qu'entre deux antennes faisceaux formant une
liaison séparée, distant l'un de l'autre de quelques
mètres, travaillant à la même fréquence et
placées en vis-à-vis avec deux autres antennes faisceaux formant
aussi une liaison séparée et distant de quelques mètres.
Toutes les antennes sont polarisées soit en V (verticale), soit en H
(horizontale).
L'objectif poursuivi est d'éviter que les deux antennes
subissent le même choc au même moment avec la même
intensité. Très utilisée dans la zone de très haute
turbulence.
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Par diversité de fréquences :
L'antenne faisceau est polarisée en V et en H à la
fois.
Soit dit au passage que l'alimentation en V ou en H,
définissent le caractère diffusionel de la transmission du signal
d'une antenne faisceau vers une autre. C'est au faite, on ne peut dire, une
constitution d'un câble virtuel de transmission d'un signal.
3. Stand-by
L'antenne faisceau est polarisée soit en V, soit en H.
Dans ce cas, la redondance est possible.
Relevons que chaque ODU est munie d'un lighting
protector lui permettant d'absorber les décharges
atmosphériques nuisibles à l'équipement. Les jumpers,
câbles coaxiaux de l'ODU sont, à travers un chemin
prédéfini, connectés à l'IDU. Le plus souvent
l'IDU, spécifiquement pour l'opérateur Vodacom, est un
INU (Intelligent Node Unit), un matériel compact, ou un
INUe qui, lui, est un modèle amélioré avec
possibilité d'incorporer plusieurs modules selon la fonction optionnelle
voulue. Nous citons :
> Le RAC (Radio Access Card) : c'est l'interface
entre l'unité extérieure (ODU) et l'unité
intérieure(IDU) ;
> Le DAC (Data Access Card) : c'est la carte
d'accès de données. Il y en a plusieurs
sortes selon le type de support utilisé : E1, fibre
optique,... carte pour alarmes.
> La carte NCC (Node Control Card) : c'est la
carte mère ou carte mémoire dans laquelle le fabricant a
également logé la licence. La config de l'INUe est faite
à travers cette carte.
> Le NPC (Node Protection Control) : elle sert
à protéger la carte NCC en cas de problème (coupure de
courant,...). Elle est alimentée directement par le RAC batteries (-
48V). Il peut prendre la relève de la carte NCC mais n'a pas de
mémoire.
> La partie ventilation (fan) ;
> La carte DAC16X : c'est une carte data qui nous donne 16 E1
(lire I one). > La carte DAC4 : comparativement au DAC 16X, celle-ci donne 4
E1.
> La carte DAC GE : c'est au faite une nouvelle
génération. Elle prend en charge la fibre optique.
Relevant la différence déjà
évoquée entre l'INUe et l'INU, un autre aspect relève de
la capacité de liaisons. Avec l'UNIe, nous disposons jusqu'à 6
liaisons non protégées et 3 liaisons protégées,
tandis qu'avec l'UNI, nous nous limiterons à 2 liaisons non
protégées et une liaison protégée.
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On réalise le « backbone » quand on connecte
une suite de liaisons entre plusieurs points. C'est le cas du backbone de
l'opérateur Vodacom entre la ville de Goma à la ville de
Bukavu via l'ile d'Idjwi.
II.2.3. TRANSMISSION PAR SATELLITE
Un satellite est un engin (un relais hertzien) placé en
orbite autour de la Terre ou d'un astre quelconque. Le fait d'être
placé en orbite par rapport à un relais terrestre conduit aux
conséquences suivantes :
a. un système satellitaire demande peu d'infrastructures
terrestres;
b. un système satellitaire peut fonctionner
indépendamment des autres systèmes terrestres;
c. un système satellitaire possède une large
couverture.
En conséquence, un système satellitaire peut
être déployé rapidement tout en couvrant une population
importante. Les systèmes de télécommunications par
satellites sont classés en fonction de l'altitude des satellites. On
distingue ainsi :
I. Les systèmes GEO
(Geostationary Earth Orbit) qui correspondent à
des satellites évoluant sur l'orbite géostationnaire i.e celle de
la terre. Elles sont situées à environ 3 600 km de la terre.
II. Les systèmes MEO
(Medium Earth Orbit) correspondent à des
satellites évoluant sur l'orbite médiane de 5 000 à 15 000
km et au-dessus de 20 000 km par rapport à la terre.
III. Les systèmes LEO (Low
Earth Orbit) correspondent à des satellites évoluant en
orbite
basse de 700 à 1 500 km.
Les communications par satellites sont souvent basées sur
l'hypothèse de vue directe entre les satellites et les stations
terriennes (V-sat). Pour assurer cette visibilité, les stations
terriennes sont placées sur de surfaces dégagées ou en
hauteur, évitant ainsi tout obstacle.
a. L'antenne parabolique ou Transmission
V-Sat
Une V-sat assure une liaison entre deux satellites. Elle est
encore désignée par station terrienne. Son
équipement de transmission comprend :
? Le Modem (Modulateur-Démodulateur)
: il permet, à l'émission, d'imprégner le signal utile de
basse fréquence, message, dans la porteuse ou signal haute
fréquence afin de faciliter son transport optimal à grande
distance, dans l'air et, à la réception, de les
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séparer en ne récupérant rien que le
signal message. On parle de la modulation à l'émission et de la
démodulation à la réception.
L'opérateur Vodacom utilise la marque
Paradise P300 ou le Paradise Turbo. Les modems sont
polarisés sous une tension de 220V AC. Ils comportent des ports Tx, Rx,
carte interface...
? Le RFT/BUC (radio frequency transmission):
il comprend le LNC (Low Noise Converter), l'amplificateur de puissance
(AP), le Down Convertor, placé à la réception et
abaisse les fréquences de l'ordre de Giga hertz aux Méga hertz.
Le Up Convertor est placé à l'émission et
multiplie les fréquences de l'ordre de MHZ aux GHZ.
? Un tracking receiver : Etant donné qu'en
télécommunication on préfère utiliser les
satellites géostationnaires (elles tournent avec, et à la
même vitesse que la terre), le tracking receiver permet le
rattrapage automatique du retard ou avance des signaux provenant des satellites
par rapport à la réception sur les stations terriennes. Ces
retards ou avances sont dû au vieillissement des satellites. Un moteur
facilite le réglage (tilt et azimut) de la V-sat.
Les signaux sont transmis aux satellites à la
fréquence de 6 GHZ et sont reçus à la fréquence de
4 GHZ. Etant donné que l'allocation sur satellite est facturée en
fonction de times slot utilisés, ce qui nécessite un
budget conséquent, on introduit un équipement de compression
appelé DTX. Ainsi, le signal sortant du MSC est d'abord comprimé
dans un rapport de 1/8 avant d'attaquer le Modem. Ce qui permet d'envisager des
économies.
Les deux illustrations suivantes montrent, pour la figure
19, le cas de la transmission Goma-Kinshasa via une satellite.
Pour la figure 20, le réseau GPRS et la transmission
de l'opérateur Vodacom eastern region.
Fig.19. Transmission Goma-Kinshasa via Satellite
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Site 2
Site 1
Site 1
BSC 3
BSC 2
BSC 1
N7 Goma-
Kinshasa
16 Kb/s
16 Kb/s
16 Kb/s
- 48 V
- 48 V
- 48 V
TC
64 Kb/s
- 48 V
EGSP 2
(Site 2)
(MSC)
- 48 V
MGW
EGSP1
(Site 1)
Bearer 2
Bearer 3
Bearer 1
DTX 2
IGATE
DTX 3
DTX 1
Call server
(CV)
(Signalisation)
Site 3
Site 1
Site 1
Site 2
Prince L. JOSHI
DTX 2
DTX 3
IGATE
DTX 1
MGW
SWITCH
National
RDC
Fig.20. Illustration de la transmission de l'opérateur
Vodacom pour la région-est de la RDC.
Fig.21 renseigne que le MSC se trouve dans la ville de Goma.
Le N7 représente la liaison directe entre les BSC et le Call Server qui
se trouve à Kinshasa, il gère tous les appels locaux. L'EGSP
représente la liaison directe entre le Switch et le Call Server. Le
Bearer est l'interface entre le DTX et le V-sat. Le BSC1 gère la liaison
backbone ville de Goma (Nord-Kivu) jusque dans la ville de Kisangani (Province
orientale) soit plus de 1000 kilomètres. Le BS gère la liaison
backbone ville de Goma vers la province de Sud-kivu jusque dans la province de
maniema. Le BSC3 gère les BTS de la ville de Goma et alentours. Au cas
où une ville contient plusieurs BSC, un MX permet de faciliter leur
gestion. L'IGATE jouera, à cette occasion, le rôle de
concentrateur des signaux à l'émission et déconcentrateur
à la réception. Ce rôle est également joué
par le DTX pour réaliser des économies sur les factures
d'allocation des times slot à des satellites
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II.3. AVANTAGES ET DESAVANTAGES
La classification d'antennes conduit aux avantages et
désavantages suivants : II.3.1. Avantages
? Faisceau hertzien
o Moins chers et moins de perturbations,
o Maintenances faciles,
o Moins de temps avant la première parole. ? V-sat
o Convient bien aux grandes distances.
II.3.2. Désavantages
? Faisceau hertzien
o En cas de backbone, un site qui tombe coupe la liaison avec
tous les autres. ? V-sat
o Il faut obligatoirement s'abonner et louer une
fréquence satellite,
o Le signal est soumis aux perturbations atmosphériques
et conditions préalables,
o Le trajet entre le satellite et la terre est de 36 677 km, il
y a plus de temps avant la
première parole.
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CHAP III. LE RESEAU UMTS (ou 3G)
III.1. INTRODUCTION
Le réseau GSM ne convient pas pour la transmission de
données (14, 4 kb/s, utilise un canal à la fois...) et
nécessite, pour l'établissement de communications,
l'établissement préalable d'un circuit. Les évolutions
récentes ont permis de résoudre ce problème et
d'accroître la capacité de l'opérateur Vodacom en
termes de débit et d'élargissement de fonctionnalités. Il
est ainsi passé de GSM à GPRS, et de GPRS (2G) à EDGE
(2,7G).
Le General Packet Radio Service (GPRS) permet l'envoi
de données en mode paquet, à un débit de 115 kb/s, par
mise en commun de plusieurs canaux. D'une certaine manière, le GPRS a
préparé l'opérateur Vodacom et ses clients
à l'arrivée de la téléphonie de troisième
génération, appelée Universal Mobile
Telecommunications System dit UMTS, dont le débit atteint 2 Mb/s.
d'où les interrogations suivantes : les éléments
matériels du réseau UMTS sont compatibles avec ceux du GSM ?
Comment s'y prendre ?
III.2. ARCHETECTURE DU RESEAU UMTS
Rappelons qu'un réseau GPRS est en premier lieu un
réseau IP. Comme l'opérateur Vodacom dispose d'un
réseau constitué des routeurs IP, la mobilité des signaux
nécessite deux entités :
? Le noeud de service - le SGSN.
? Le noeud de passerelle - le GGSN.
La sécurité du réseau est assurée
par une troisième entité - le BG. Il a donc suffit d'ajouter ces
trois entités au réseau GSM déjà existant chez
l'opérateur Vodacom pour obtenir le réseau GPRS.
D'où l'amélioration des services de type « Data ».
Egalement, quelques modifications mineurs du réseau GPRS ont suffis pour
obtenir le réseau EDGE. Paisiblement, il convient d'envisager une
modification profonde du Réseau GPRS pour obtenir le réseau UMTS.
En définitif, les réseaux existant GSM et GPRS apportent des
fonctionnalités respectives de Voix et de Data, le
réseau UMTS apporte ensuite les fonctionnalités
Multimédia.
Incorporé l'UMTS au réseau GSM et GPRS a permis
à l'operateur Vodacom d'économiser les ressources
disponibles. D'ailleurs, il est plausible de constater que pendant que
certaines grandes villes migrent vers UMTS, les cités et villages
restent, sans problèmes techniques, en système GPRS. Ce qui
serait impossible au cas où l'opérateur Vodacom aurait
opté pour la mise en place d'un système entièrement UMTS.
Illustrons l'architecture adaptée :
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NODE B
NODE B
NODE B
NODE B
MS
UTRAN/
RADIO
X-25
TC
MSC
VMS
MGW
CS
NG-HLR
EIR
OMC-S
VLR
SGSN
IN
AUC
OSS/
SUPERVISION
BG
NSS/ SWITCH
essiné par Prince L.
JOSHI
GGSN
RNC
Fig.21. Architecture du réseau UMTS adapté
à l'operateur Vodacom
SMSC
III.4. LES EQUIPEMENTS DU RESEAU UMTS
On distingue :
III.4.1. La Node B :
OMC-R
Les Nodes B remplacent les BTS du réseau GPRS et sont
reparties géographiquement sur
l'ensemble du territoire. Les Node B gèrent la couche
physique de l'interface radio et
régissent le codage du canal, l'entrelacement,
l'adaptation du débit et l'étalement. Elles
communiquent directement avec le mobile sous l'interface
dénommée Uu.
III.4.2. Le RNC :
Le Radio Network Controller est un contrôleur
des Node B. Il contrôle et gère les ressources radio en utilisant
le protocole Radio Ressource Control (RRC) pour définir les
procédures et communications entre mobiles, par l'intermédiaire
des Node B, et le réseau. Il s'interface avec le réseau pour les
transmissions en mode paquet et en mode circuit. Dans le réseau GPRS, le
RNC est l'équivalent de la BCS (contrôleur des BTS).
Classiquement, le RNC permet :
? Le contrôle de charge et de congestion de
différentes Node B.
? Le contrôle d'admission et d'allocation des codes pour
les nouveaux liens radio (entrée d'un mobile dans la zone de cellules
gérées ...).
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Il existe deux types de RNC :
· Le Serving RNC qui sert de passerelle vers le
réseau.
· Le Drift RNC qui a pour fonction principale le routage de
données.
Il va sans dire que l'ensemble des Node B et des RNC
constitue l'équivalent de la sous architecture BSS du réseau
GPRS. En réseau UMTS, on parlera de sous architecture UTRAN.
III.4.3. La carte USIM
La carte USIM assure la sécurité du terminal et
la confidentialité des communications. Des algorithmes de cryptage
à clés publiques sont utilisés. Un certain nombre de
possibilités sont prévues pour les cartes USIM de
troisième génération. Par exemple, la détection de
fausses stations de base, l'utilisation de clés de cryptage plus longues
ou encore la protection de données d'identité de l'abonné
et de son terminal.
La carte USIM est l'équivalent en 3G de la carte SIM
en 2G. L'opérateur Vodacom dispose des cartes bi-mode GSM /
UMTS permettant un accès aux deux réseaux par activation ou
désactivation du mode 2G ou 3G.
III.4.4. Le Mobile
Les technologies de l'informatique et de
télécommunications se rapprochent par l'intégration de
système d'exploitation et d'applications sur les terminaux UMTS. Les
terminaux s'adaptent sur différents réseaux et sont capables de
fonctionner sur quatre environnements :
· Dans une zone rurale,
· Dans des espaces urbains,
· Dans un bâtiment,
· Avec un satellite.
Les terminaux utilisent ainsi les réseaux GSM / GPRS /
UMTS pour une couverture nationale tout en faisant appel aux réseaux de
satellites pour une couverture mondiale si nécessaire. En plus, ils sont
équipés d'un navigateur, une évolution du browser WAP
présent dans le système GSM actuel.
III.5. LES APPORTS DE L'UMTS
Le réseau coeur de l'UMTS s'appuie sur les
éléments de base du réseau GSM et GPRS. Et donc, mise
à part le sous-système radio ou UTRAN en UMTS et qui correspond
à la BSS en GPRS, le sous-système réseau ou
réseau coeur de l'UMTS doit s'appuyer, comme il y a peu de
différences, sur le Network switching (NSS) du réseau
GPRS. Le réseau coeur de l'UMTS est en charge de la commutation
et du routage des communications (voix et données) vers les
réseaux externes. Il se décompose en deux parties :
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? Le domaine circuit : il permet de gérer les
services temps réels dédiés aux conversations
téléphoniques tels que la vidéo-téléphonie,
les jeux vidéo, le streaming (envoi de flux continu d'informations
traitées instantanément avec la possibilité d'afficher les
données avant que l'intégralité du fichier ne soit
téléchargée, l'objectif étant de gagner en
rapidité. Exemple : les téléchargements sur
www.youtube.com) et les
applications multimédia. Toutefois, ces applications nécessitent
un temps de transfert rapide. Comme le débit du domaine circuit
est de 384 Kbits/s, l'infrastructure s'appuie sur les principaux
éléments du réseau GPRS tels que le MSC/VLR (bases
données existantes) et le GMSC afin d'avoir une connexion directe vers
le réseau externe.
? Le domaine paquet : il permet de gérer les
services non temps réels. Il s'agit principalement de la navigation sur
l'Internet, de la gestion de jeux en réseaux et de
l'accès/utilisation des e-mails. Ces applications sont moins sensibles
au temps de transfert, c'est la raison pour laquelle les données
transitent en mode paquet. Le débit du domaine paquet est sept fois plus
rapide que le mode circuit, environ 2Mbits/s. L'infrastructure s'appuie sur les
principaux éléments du réseau GPRS : SGSN (base de
données existantes en mode paquet GPRS, équivalent des MSC / VLR
en réseau GSM) et le GGSN (équivalent du GMSC en réseau
GSM) et qui joue le rôle de commutateur vers le réseau Internet et
les autres réseaux publics ou privés de transmission de
données.
? Migration vers « tout IP » : l'objectif
poursuivi par l'opérateur Vodacom est de faire migrer le
réseau coeur UMTS vers une solution complète IP
(Internet Protocole). Le défi est d'apporter des solutions aux
problèmes de l'IP en termes de qualité des services, en
particulier l'optimisation du temps de transfert convenable.... Ainsi faisant,
la Voix est transmise par le biais du protocole IP. Par ricochet, toutes
connexions entre matériels faites avec les câbles coaxiaux sont
ipso facto remplacées par les fibres optiques.
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CONCLUSION
La télécommunication épanouie le
quotidien de l'homme. Au grès du besoin, ses applications sont
désormais diverses. La classification par génération
désigne simplement la technologie utilisée pour fabriquer les
équipements. Pour l'opérateur Vodacom,
nous avons constaté qu'il est envisageable de passer de la
première génération (GSM) à la troisième
(UMTS) par simple insertion, dans une architecture existante, de nouveaux
matériels et logiciels adaptés.
Pour passer de la première à la troisième
génération, l'opérateur Vodacom
a du effectué deux transitions importantes notamment la
deuxième génération (GPRS) et la deux points
septante-cinquième génération (EDGE). Au-delà des
modifications matérielles et logiciels adaptés, l'idée est
de remplacer les câbles coaxiaux, partout où ils existent, par des
fibres optiques. D'où l'intérêt de l'architecture UMTS. Il
revient ainsi à la RDC d'envisager l'interconnexion à la fibre
optique.
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BIBLIOGRAPHIE
Prince L. JOSHI
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Page 50
? Prince L. JOSHI, `Conception d'un Modulateur
Analogique de Fréquence à transistor bipolaire : Etude et
simulation Pspice', Université Libres des Pays des Grands Lacs
(ULPGL Goma), Faculté des Sciences et technologies Appliquées,
Travail de Fin de Cycle, inédit, 2013.
? Philippe FERRARI, `Phénomènes de
propagation en radiofréquences, électronique rapide',
département Génie électrique et informatique
industrielle 2, IUT 1 Grenoble.
? F GARDIOL, `Traité
d'électricité-Electromagnétisme'.
? F.G. FONTOLLIET, `Traité
d'électricité-système de
télécommunications'.
? G. DUBOST et S. ZISLER, `Antennes à large bande,
théorie et applications'.
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