REPUBLIQUE DEMOCRATIQUE DU CONGO
MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR, UNIVERSITAIRE
ET
RECHERCHE SCIENTIFIQUE
INSTITUT SUPERIEUR DE TECHNIQUES APPLIQUEES
« I.S.T.A »
BP : 6593 KIN 31
SECTION : ELECTRONIQUE
PREMIER
CYCLE
KINSHASA
ETUDE D'EQUILIBRE DES CAPACITES DE MSC ET
PPS DANS UN RESEAU GSM
Par:
MAKASA PETEL Reagel
Directeur : Travail de Fin d'Etudes présenté en
vue
NTEKEBA MONSENGO Eddy de l'obtention du titre
d'Ingénieur
Ingénieur en télécommunications Technicien
en Electronique.
Expert en micro wave et BSS
Chef de travaux Orientation : Radio
Transmission
Epigraphe
L'imagination religieuse avait conçu un Dieu
supérieur à ses créatures ; l'imagination technique a
conçu un Dieu-ingénieur, inférieur à ses
inventions.
« S'il faut être juste pour autrui, il faut être
vrai pour soi, c'est un hommage que l'honnête homme doit rendre à
sa propre dignité »
Jean Jacques Rousseau
Dédicace
A mon père MAKASA PETEL'AKAS Marcus, pour avoir
été la voie par laquelle la vie m'a été
donnée, pour son souci de valoriser ma personnalité par
l'instruction et surtout, pour ses efforts à ma faveur.
A ma mère BAKULU KUNANA Colette, pour l'affection
maternelle que tu ne cesses de témoigner à mon égard et
pour son soutien tant moral que financier.
A mes oncles et tentes : Macaire MAKASA, Jean Baptiste MAKASA,
Jeanne MAKASA, Léontine MAKASA, Rita MAKASA, Espérance MAKASA,
LANDU MIANSANGI, Paulin BOTONGO et à toute la famille BAKULU pour leurs
conseils et encouragements.
A vous mes frères et soeurs : Souvient MAKASA, Merlene
MAKASA, Ecclésiaste MAKASA, Naomi MAKASA, Deborah MAKASA, Christelle
MAKASA et Tatiana MAKASA pour l'amour qu'ils m'ont témoigné.
A mes cousins et cousines : Kalousha MBOTO, Paulin
MUKWANIANGA, Baiser MIMPIYA, Yannick MUMBATA, Julio MUMBATA, Laurène
ANDUN, Joyce TSHIMUNGU, Chrinovic MAKASA et Divine MAKASA.
A mes grandes mères : BUFUMUMPEMBE Maria, NGENDA NZITA
Madeleine et Thérèse LAWA.
A mes compagnons de lutte : Yves KUDILUA, Yvon BISOMBOLO,
Emmanuel MALEMBE, Rufus BUANGI, Blaise NTOMOSO, Patrick MENA, Anaël
NLANDU, Merlin BILE, Cédric NDUNDU, Naz ELOKO et Giress KUAMAKOLA.
A tous ceux qui me sont chers et précieux, je dédie
ce travail fruit de persévérance.
iii 3
Remerciement
Au terme des nos études à l'Institut
Supérieur de Techniques Appliquées, nous tenons à
remercier toutes les personnes qui ont bien voulu nous assister pour la
réalisation de ce travail.
Ce travail est le fruit des efforts que nous avons fournis
durant notre premier cycle d'études supérieures qui n'a pu
être réalisé que grace à la collaboration, à
l'assistance et au dévouement car une seule main ne peut pas construire
une maison.
Nos sincères remerciements à monsieur NTEKEBA
MONSENGO Eddy Ingénieur en télécommunications, expert en
micro wave et BSS et chef de travaux à l'Institut Supérieur de
Techniques Appliquées qui, en dépit de ses multiples occupations,
a daigné accepter de diriger ce travail. A sa suite, nous tenons
à remercier toutes les autorités académiques dudit
Institut, ainsi que le corps professoral de la section électronique pour
la formation dont nous étions bénéficiaires. Nous pensons
également à nos chers enseignants des écoles primaire et
secondaire pour les sacrifices consentis à notre faveur.
Nos remerciements vont droit à mes chers parents;
MAKASA PETEL'AKAS Marcus et BAKULU KUNANA Colette pour m'avoir montré
les premiers pas de la vie en mettant tous les moyens tant financiers que
matériels pour la réussite de mes études. Que
l'éternel Dieu leur retourne au centuple.
Notre sentiment de gratitude envers toute la famille MAKASA,
de manière particulière à papa MAKASA Macaire et à
maman LANDU MIANSANGI pour m'avoir soutenu tout au long de mon parcours
académique.
Nous pensons aussi à remercier les ingénieurs
LUTETE Papy et MITUMBUKIDI Arnomitt pour leurs conseils et tous ceux, de loin
ou de prêt nous ont soutenu dans notre recherche.
Introduction générale
1. Bref Historique
Les premiers réseaux cellulaires furent à
l'origine analogique en 1921, Aux Etats-Unis, les forces de police locale
testaient déjà cette technique de réseaux analogiques de
communications avec les mobiles. Après la seconde guerre mondiale vers
1946, les réseaux étaient déjà connus comme la
radio cellulaire qui s'opéraient manuellement et devenir automatique aux
alentours de 1960. Ce système n'utilisait pas encore les principes
modernes de gestion de la mobilité, d'itinérance et de
handover.
Le téléphone mobile purement appelé
cellulaire moderne, fut déployé à partir de 1978 aux
Etats-Unis. Les premiers réseaux fonctionnaient dans la bande de 800MHZ.
Avec la technologie analogique les messages de trafic et de signalisation
n'étaient pas encore numérisés. Les techniques de
modulation et d'accès multiples utilisées à cette
époque étaient essentiellement du type analogique. Cette norme
sera alors baptisée au nom de « Norme AMPS (Advanced Mobile Phone
Système).
L'origine du GSM remonte vers l'année 1982. Alors
qu'apparaissaient les premiers services commerciaux de
radiotéléphone cellulaire un peu partout en Europe et aux
Etats-Unis. La CEPT (Conférence Européenne des Postes et
Télécommunications) confie à un groupe de travail
appelé groupe spécial mobiles la tache de rédiger les
spécifications d'un système pan européen de communication
basé sur des téléphones mobiles. La bande de 900MHZ,
réservée depuis 1978 par la conférence Administrative
Mondiale des radiocommunications (WARC) est choisie le GSM livre une
première série de spécifications (dite `phase 1') en 1990,
une deuxième série étant à l'étude pour
ajouter de nouvelles fonctions au produit GSM. Ce nom s'internationalise
très vite (GSM devient `Global System for Mobile communications') la
norme étant adoptée comme standard de fait dans de nombreux pays,
le GSM devient alors le premier système permettant à
l'abonné d'utiliser son téléphone cellulaire à
l'étranger : la notion d'itinérance (roaming) est née.
Dès lors, le nombre d'utilisateurs augmente à
travers le
monde,
Cette évolution fulgurante de la technique de
communication entraînera aussi celle des communications, en passant par
l'opératrice, le central mécanique,
électromécanique, électronique et informatisés. Les
centraux numériques actuels sont tellement informatisés,
fonctionnent ensemble avec les bases de données telles que HLR, VLR et
voire PPS.
2. Problématique
Pendant le fonctionnement du réseau, les abonnés
sont souvent flattés par sa qualité et bien d'autres services
rendus les satisfaisant et les attirant vers un attachement
fidélisé. Suite à cette croissance des adhérents,
un déséquilibre peut apparaître entre les capacités
de PPS et MSC. Dans ce travail, nous essayons de montrer comment ce
phénomène peut-il survenir et comment rétablir
l'équilibre afin d'éviter le disfonctionnement du réseau
qui entraîne les désagréments irréparables.
3. Objectif
Nous voulons dans notre sujet établir un équilibre
entre la capacité de MSC et PPS.
Et pourtant cette qualité de la fiabilité et
d'efficacité d'un réseau cellulaire est tributaire de la
performance de ses équipements ; particulièrement nous citons MSC
et PPS qui peuvent perturber certaines applications du réseau. Pour
éviter tous les inconvénients on préfère
protéger le calculateur numérique PPS (Plateform Prepaid Service)
et bien équilibrer sa capacité par rapport à MSC (Mobile
Switching Center).
4. Méthodologie
Dans notre travail, nous avons adopté la méthode et
technique suivantes :
- La lecture des anciens travaux de fin d'études et
mémoire, recueillir quelques informations sur terrain auprès des
exploitants du système GSM.
- Des consultations des ouvrages et notes de cours ainsi que
différents sites internet traitant les matières relatives au
réseau cellulaire GSM.
5. Subdivision du travail
Outre l'introduction et la conclusion générale, le
présent travail est subdivisé en trois chapitres à savoir
:
- Chap. I : Structure et fonctionnement du réseau GSM
- Chap. II : Méthode et principe de calcul des
capacités de MSC et PPS
- Chap.III : Etude et condition d'équilibre entre les
capacités de MSC et PPS.
C'est ainsi que dans ce paragraphe nous essayons de circonscrire
le champ d'exploitation du sujet à traiter, le quel se base
seulement sur le NSS et d'établir l'équilibre des
capacités entre MSC et PPS du GSM.
CHAP I : STRUCTURE ET FONCTIONNEMENT DU RESEAU GSM
I.1 Introduction
Les réseau de radiotéléphonie mobile ont
repris les concepts de la téléphonie fixe et les ont
adaptés pour offrir la possibilité de téléphoner de
n'importe où, même en se déplaçant.
Lorsqu'on téléphone à partir d'un mobile
GSM, celui-ci transmet, par les ondes radio, la communication vers la station
de base de sa cellule.
La conversation est ensuite acheminée de façon
plus classique (câble, fibre optique...) vers les correspondant s'il est
raccordé au réseau téléphonique filaire, ou
à sa station de base s'il est équipé d'un mobile.
Cette station de base transmet finalement la conversation par
les ondes radio au correspondant.
Le GSM défini les relations entre les
équipements qui constituent le réseau et des mobiles. Ces
équipements sont regroupés en deux grands ensembles qui sont :
Un réseau d'accès nommé BSS (Base Station
Sub-system), aussi appelé sous-système radio ;
Un réseau coeur baptisé NSS (Network
Sus-System), souvent appelé sous-système réseau.
A cela on ajoute un sous-système d'exploitation et de
maintenance (OSS pour Operating Support Sub-system). La figure I.1 montre
l'architecture du réseau cellulaire GSM.
Figure I.1: structure architecture du réseau
GSM
Même si deux personnes se trouvent dans la même
cellule et se téléphonent, la conversation ne passe jamais
directement d'un MS à l'autre
Au cours d'un déplacement, il est possible qu'on sorte
d'une cellule, il est nécessaire alors de changer de station de base
tout en maintenant la communication ; c'est le transfert intercellulaire ou
handover.
Pour gérer ce transfert :
Le téléphone GSM mesure en permanence la force
du signal radio reçu de la station de base et écoute aussi
régulièrement les stations de base de cellules voisines.
Lorsqu'il constate qu'il reçoit mieux une autre station
de base que celle avec la quelle il échange les signaux, il en informe
sa station de base.
La station de base décide alors de passes le relais
à la station de base voisine et met en oeuvre la procédure de
handover.
Ce processus oblige tous les mobiles GSM à
écouter les stations de base des cellules voisines en plus de la station
de base de la cellule dans laquelle il se trouve.
I.2 Le Sous Système Radio (BSS : Base Station
Sub-system)
Le Sous Système Radio comprends les BTS qui sont des
émetteurs récepteurs ayant un minimum d'intelligence et les BSC
qui contrôlent un ensemble de BTS et permettent une première
concentration des circuits, tel que montré à la figure I.2
Figure : I.2 architecture matérielle du sous
système radio
I.2.1 Fonction de la BTS
La BTS est un ensemble d'émetteurs-récepteurs
appelés TRX, Elle a pour fonction la gestion :
- Des transmissions radios (modulation, démodulation,
égalisation, codage et correcteur d'erreurs).
- De la couche physique des réseaux.
- De la couche liaison de données pour l'échange de
signalisation entre les mobiles et l'infrastructure réseau de
l'opérateur.
- De la liaison de données avec le BSC
L'exploitation des données recueillies par la BTS est
réalisée
par le BSC.
La capacité maximale d'une BTS est de 16 porteuses (limite
technique rarement atteinte pour des raisons de fiabilité). Ainsi une
BTS peut gérer au maximum une centaine de communications
simultanées.
On distingue deux types de BTS :
- Les BTS dites « normales » - Les micros - BTS
Ont distingue ensuite différentes classes de BTS
normales et micro, en
fonction de la nature du réseau (GSM 900 ou DCS 1800) et
de la puissance recherchée (puissance exprimée en W).
Les BTS normales sont les stations de base classiques
utilisées dans les systèmes cellulaires avec des
équipements complémentaires installes dans des locaux techniques
et des antennes sur les toits.
Les micro-BTS sont utilisées pour couvrir les zones
urbaines
denses avec des microcellules. II s'agit d'équipements
de faible taille,
de faible coût qui permet de mieux couvrir un
réseau dense comme le
quartier d'une ville à forte densité de
population.
Le rayon d'une cellule varie entre 200m à 3km en milieu
urbain et 30 km en milieu rural. Une cellule est au minimum couverte par la
triangulation de trois BTS. L'exploitation de la BTS se fait soit
en local soit par télécommande au travers de son contrôleur
de station (BSC). I.2.2 Fonctions du BSC
Le BSC est l'organe intelligent du sous système radio.
Le contrôleur de stations de base gère une ou
plusieurs stations et remplit différentes fonctions de communication et
d'exploitation. Pour le trafic abonné venant des BTS, le BSC joue un
rôle de concentrateur.
II a un rôle de relais pour les alarmes et les
statistiques émanant des BTS vers le centre d'exploitation et de
maintenance Pour le trafic issu du concentrateur, le BSC joue le rôle
d'aiguilleur vers la station de base destinataire. Le BSC est une banque de
données pour les versions logicielles et les données de
configuration téléchargées par l'opérateur sur les
BTS.
Le BSC pilote enfin les transferts entre deux cellules ; il
avise d'une part la nouvelle BTS qui va prendre en charge l'abonne «
mobile » tout en informant le back end system - ici le HLR - de la
nouvelle localisation de l'abonné.
Les BTS sont « contactées » par le centre de
maintenance et d'exploitation par le biais des BSC qui jouent ce rôle de
relais.
I.2.3 TRAU (Transcoder Rate Adaptator Unit)
C'est l'unité attachée à BSC,
réalisant le rôle de concentrateur des circuits de parole et de
données vers le sous système réseau (NSS).
Il reçoit à son entrée 4 circuits de
16kb/s pour sortir 64kb/s vers le MSC au respect du protocole établit
dans cet interface comme illustré à la figure I.3 Les BSC, par
lesquelles transitent les communications.
MSC
BSC
16Kb/s
4x16Kb/s
2Mb/s
BTS
MIC
BTS
TRAU
BTS
BSC
TRAU
MS
16Kb/s
Figure I.3 : la concentration des circuits par le
transcodeur
I.2.4 Interface radio
L'interface radio (Air interface Um) assure la transmission radio
de GSM. Elle est riche en fonctions variées très
différentes et plus
sophistiquées dans l'ensemble du système.
L'objectif de l'interface radio est donc de montrer les
différents
traitements que subit le signal de parole lorsque la
communication est établie.
Ses caractéristiques de base se résument en :
1. Détermination de la méthode d'accès
multiple (TDMA ou FDMA) et les paramètres associés tels que la
largeur des canaux fréquentiels, le nombre d'utilisateurs par
porteuse.
2. Les techniques de transmission utilisées pour
transmettre le signal de parole sur l'interface radio par spécification
des éléments de la chaîne de transmission (type de
modulation et de codage).
3. L'analyse des options prises lors de l'élaboration de
la norme GSM afin d'utiliser efficacement la ressource radio.
Il faudrait mieux signaler que dans ce sous système,
l'interface radio représente le maillon
faible de la chaîne de
transmission reliant un utilisateur mobile au
réseau. Par interface
radio, entendez :
L'ensemble des caractéristiques physiques,
électriques et logicielles permettant la communication entre divers
éléments du sous système d'une part et entre les mobiles
et le réseau d'autre part.
Les interfaces peuvent être propriétaires ou faire
l'objet de normes nationales et internationales.
L'interface radio entre le terminal mobile et le sous
système radio, appelée aussi Air Interface, est
une de parties les plus sophistiquées du système. Elle est riche
en fonctions variées et de natures très différentes.
Les caractéristiques de base de l'interface radio sont
surtout :
· La méthode d'accès et la technique de
transmission utilisées
pour transmettre un signal de parole sur
l'interface radio.
· Utilisation efficace de la ressource radio, donc les
bandes de fréquences allouées au système, les porteuses,
les canaux, etc.
Le système GSM utilise trois types d'interface dans sa
partie BSS. Il s'agit notamment :
1. Interface Um
2. Interface A-bis
3. Interface A-terre
Le tableau I.1 regroupe ces interfaces, leur localisation et leur
utilisation
Um Terminal - BTS Interface radio
A-bis
|
BTS - BSC
|
Divers (transfert des communications...)
|
A-terre
BSC - MSC
Divers (transfert de données...)
Tableau I.1 les interfaces du sous système
radio
Le respect de l'interface A permet aux opérateurs
d'avoir différents fournisseurs et de pouvoir changer au fur et à
mesure du déploiement de leurs réseaux. Le BSS s'organise en
cellules ; le site de la cellule (divisé en secteurs) est l'endroit
physique où sont localisés le mât supportant les antennes,
les TRX, la BTS, le BSC et le TRAU.
I.3 Le sous système réseau (NSS : Network
Sub System)
Le sous système réseau (NSS) est en charge de
traitement d'appel, de la connexion aux réseaux
téléphoniques tiers (tiers ou mobile) et de la gestion des
abonnés. Il est interfacé avec le sous système radio et a
un rôle concentration, de commutation et de transport des
communications.
Un NSS se compose d'une part, des équipements de
télécommunications, des bases de données relatives aux
abonnés (HLR) à leur identification (AuC) et à la
localisation des mobiles (VLR), de l'équipement du registre
d'identité (EIC) et d'autre part, des plates-formes de services
(VMS).
Le sous système réseau contient aussi les
centres de commutation de service mobile ou MSC qui établissent les
appels entre les mobiles du réseau, ou entre les mobiles du
réseau et les abonnés d'autres réseaux ; autrement dit,
ils assurent l'interconnexion des stations de bases entre elles et avec les
autres réseaux de télécommunication. La figure I.4
illustre la structure du sous système réseau NSS
MSC
MSC
EIR
GMSC
VLR
VLR
HLR
PPS
AuC
Figure I.4 Architecture matérielle du sous
système réseau
Il inclut les fonctions de traitement des appels, de gestion
de la mobilité, d'échange des messages courts, et
d'administration des services supplémentaire.
L'interface A permet de relier les deux sous système,
NSS et BSS, tandis que les BSC sont reliés au MSC par des liaisons MIC
à 2 Mbits/s via TRAU et par lesquelles transitent les communications,
tandis que l'interface réseau mobile -RTC ou réseau mobile- RNIS
est réalisé par les passerelles GMSC (Gateway MSC)
connectés au commutateur du réseau tiers par des liaisons MIC
à 2 Mbits/s et par le réseau sémaphore SS7.
La signalisation par contre utilise un réseau
dédié sur la base des protocoles du réseau
sémaphore SS7 et une couche
spécifique au GSM, appelée BSSAP (BSS
Application). L'échange de signalisation entre les
éléments du sous système réseau est
réalisé par le réseau sémaphore SS7 auquel a
été ajouté le protocole MAP (Mobile Application Part). Des
MSC servant de passerelle sont placés en périphérie du
réseau d'un opérateur de manière à assurer une
interopérabilité entre réseau d'opérateur.
Notons que les éléments de NSS tels que HLR,
VLR, AuC, EIR et PPS sont des bases de données, lesquelles gèrent
les données propres aux abonnés (caractéristiques,
facturations des appels, messagerie, sécurité...). Elles ont une
fonction clef et sont la parie la sensible et donc la mieux
protégée du réseau.
I.3.1 Fonction de Mobile Service Switching Center (MSC)
Le MSC est parfois appelé centre de commutation des
mobiles ou commutateur du service mobile (réseau GSM).
Son rôle principal est d'assurer la communication entre
les abonnés du réseau et ceux du réseau commuté
publique (RTC) ou de son équivalent numérique, le réseau
RNIS (ISDN) d'un point de vue fonctionnel, il est semblable à un
commutateur de réseau ISDN, mis à part quelques modifications
nécessaires pour un réseau mobile.
Il participe de plus à la fourniture des
différents services aux abonnés tels que la
téléphonie, les services supplémentaires et le service de
messagerie.
Il gère l'établissement et acheminement des
communications dans le réseau, entre un mobile et un
autre MSC, la transmission des messages courts (SMS) sous forme de texte,
l'exécution d'un handover entre deux BTS différentes,
génère toutes les informations de taxation, assure
également l'interfonctionnement du système cellulaire avec les
autres réseau de télécommunication (RTCP, réseau
sémaphore) et enfin l'interconnexion entre le réseau de
téléphone cellulaire et le réseau fixe traditionnel.
Il dialogue avec le VLR pour gérer la mobilité
des usagers c'est-à-dire par vérification des
caractéristiques des abonnés visiteurs lors d'un appel
dépend, le transfert des informations de localisation et permet la mise
à jour des bases des données (VLR, HLR, ....).
Le MSC est en général couplé avec le VLR et
plusieurs MSC peuvent être reliés au même VLR, mais en
général, il y en a un seul par VLR.
La séparation matérielle entre MSC et VLR
proposée par la norme n'est que rarement respectée. Certains
constructeurs cependant intègrent le VLR dans le MSC pour simplifier le
dialogue entre les deux unités. D'autres pourtant établissent un
découpage différent entre les deux en utilisant l'approche «
réseau intelligent » ce qui réduit fortement la
capacité du central car outre la gestion des abonnés, s'ajoute
les fonctions de répondeur de connexion à des réseaux
numériques, de contrôle des messages courts.
Les divers MSC d'un réseau mobile sont par ailleurs
reliés entre eux par des liaisons MIC à 2Mb/s pendant que la
signalisation utilise un réseau dédié sur la base des
protocoles du réseau sémaphore SS7 et une couche
spécifique au GSM appelée BSSAP (BSS Application).
L'échange de signalisation entre les éléments du sous
système réseau NSS est réalisé par le réseau
sémaphore SS7 auquel est ajouté le protocole MAP (Mobile
Application Part).
I.3.2 Fonction de HLR (Home Location Register)
Il existe au moins un enregistreur de localisation nominale
par réseau (PLMN) avec les informations essentielles pour les services
de téléphonie mobile et avec un accès rapide de
manière à garantir un temps d'établissement de connexion
aussi court que possible.
Il représente la base de données centrale d'un
réseau GSM contenant les informations nécessaires relatives
à la gestion des communications des abonnés du réseau.
Pour chaque abonné qu'il gère, le HLR
possède l'identité internationale unique de l'abonné GSM
utilisée dans le réseau appelée IMSI (International Mobile
Subscriber Identity) que l'on peut obtenir en composant sur le clavier de votre
portage : *#06# ; le numéro d'annuaire de
l'abonné MSISDN (Mobile Subscriber ISDN) ou son numéro d'appel,
le profil de l'abonnement (services supplémentaires souscrits,
autorisation d'appel international...)
Le HLR connaît le VLR/MSC dont dépend le mobile
à un instant donné et mémorise pour chaque abonné
le numéro du VLR où il est enregistré, même dans le
cas où l'abonné se connecte sur un
réseau étranger (cas des roamers) cette
localisation est effectuée à partir des informations
émises par le mobile et reçues par les BTS à travers le
réseau.
Il contient en outre la clé d'authentification Ki,
laquelle n'est connue que d'un seul HLR et d'une seule carte SIM, ainsi qu'un
certain nombre de données dynamiques telles que la position actuelle
dans le réseau (son VLR), et l'état de son terminal
(allumé, éteint, en communication, libre,...).
Signalons aussi que les données dynamiques sont mises
à jour par le MSC et cette base de donnée est souvent unique pour
un réseau GSM, et quelques personnes seulement y ont accès
directement.
L'implantation du HLR peut être centralisée. Dans
le premier cas, un HLR peut gérer plusieurs centaines de milliers
d'abonnés et il constitue une machine spécifique dans le
deuxième cas, il peut être intégré dans le MSC et
les données d'un abonné sont physiquement stockées sur le
MSC où l'utilisateur communique préférentiellement.
Dans tous les cas d'implantation, à chaque
abonné est associé un HLR unique, de façon
indépendante de la localisation momentanée de cet
abonné.
I.3.3 Fonction de VLR (Visitor Location Register)
L'enregistreur de localisation des visiteurs est une base de
donnée reliée à un MSC qui stocke temporairement les
informations concernant chaque mobile dans la zone de travail du MSC
(Paramètre d'identification de l'abonné, sa dernière zone
de localisation, les services complémentaires souscrits par celui-ci les
éventuelles restrictions ou interdiction d'établissement, de la
communication, numéro d'annuaire).
Le VLR contient les données dynamiques qui lui sont
transmises par le HLR avec lequel il communique lorsqu'un abonné entre
dans la zone de couverture du centre de commutation mobile auquel il est
rattaché ainsi lorsque l'abonné quitte cette zone de couverture,
laquelle comprend plusieurs cellules d'un réseau GSM, ses données
sont effacés et transmises à un autre VLR et ainsi de suite.
Les données mémorisées par le VLR sont
similaires aux données du HLR mais concernent seulement les
abonnés mobiles présents dans la zone considérée,
puis vient s'ajouter son identité temporaire TMSI (Temporary Mobile
Subscriber Identity).
Le VLR a une information de localisation plus précise
que le HLR. Un moyen de 0,025 Erlang par donnée.
I.3.4 Fonction de AuC (Authentification Center)
Le centre d'authentification associé
généralement à chaque
HLR, mémorise pour chaque abonné une clé
secrète d'authentification
Ki unique utilisée pour
authentifier les demandes de service en
générant les triplets : Kc-RAND-SRES
utilisés pour l'authentification et le chiffrement des
communications.
En fait, lorsqu'un abonné envoie une communication, il
est évident que l'opérateur s'assure qu'il ne s'agit pas d'un
intrus dans son réseau.
Le système GSM prévoit deux mécanismes de
contrôle, notamment :
Le chiffrement des transmissions radio. Malheureusement c'est
un chiffrement faible qui ne résiste pas longtemps à la
cryptoanalyse par l'algorithme A8 ;
L'authentification des utilisateurs du réseau au moyen
d'une clé Ki, qui est à la fois présente dans le MS et
dans AuC ainsi que l'algorithme A3.
L'authentification se fera par la résolution d'un
défi sur base
d'un nombre M génère aléatoirement et
envoyé au MS. A partir de ce
nombre, un algorithme identique
désigné par A3, se trouvant à la fois
sur la SIM et dans AuC, produira un résultat sur base
de la clé Ki et le nombre M.
Ainsi, dès lorsqu'un VLR obtient l'identifiant d'un
abonné, il demande au HLR du réseau de l'abonné, le nombre
M servant au défi et le résultat du calcul afin de comparer
à celui qui sera produit et envoyé par le MS.
Si les deux résultats sont identiques, alors
l'abonné est reconnu et accepté par le réseau. Grâce
à ce mécanisme d'authentification, un VLR peut accueillir un
mobile appartenant à un
autre réseau (moyennant un accord préalable entre
opérateurs) sans qu'il soit nécessaire de divulguer la clé
de chiffrement du mobile.
Donc on peut distinguer ainsi trois niveaux de protection :
- La carte SIM qui interdit à un utilisateur non
enregistré d'avoir accès au réseau ;
- Le chiffrement des communications, destiné à
empêcher l'écoute des celles-ci ;
- La protection de l'identité de l'abonné.
Retenons les abonnés virtuels sont crées d'abord
dans le
AuC en utilisant son MSISDN, ses clés d'authentification
et de chiffrement A4 Ki, ensuite dans le HLR.
L'ensemble peut être intégré dans un
même équipement
(HLR, AuC). Mais cependant ils ne font pas partie du même
sous ensemble du point de vue fonctionnel.
Le centre de personnalisation fournit la data base qui
contient les éléments suivant : IMSI, A3, A8, A4 Ki
et les cartes SIM chargées de l'IMSI.
Dans cette data base l'accès au fichier est
protégé par un
mot de passe. Les figures I.5 et I.6, représentent les
processus de chiffrement et d'authentification.
Données a chiffrées Données a
chiffrées
Ki 128 bits
Kc 64 bits Kc 64 bits
Store Kc
A8
A5
Données a chiffrées
RAND
Store Kc
A5
A8
Ki 128 bits
HLR (AuC)
HLR
M : Nombre aléatoire
128 bits
RAND
Ki secrète mémorisée ds HLR pour chf
Abé
A3
A3.
Kc 64 bits
AuC HLR
SRES
=
Non
Oui
Abé Authentifié
Abé interdit
Figure I.6 Processus d'authentification
I.3.5 Fonction de EIR (Equipement Identity Register)
L'enregistreur des identités des équipements est
aussi une base de données contenant les informations relatives aux
téléphones mobiles et qui sont nécessaires pour
vérifier si le matériel utilisé est autorisé sur un
réseau, grâce au numéro international de
l'équipement IMEI (International Mobile Station Equipement Identity) qui
permet donc son identification. C'est donc n identifiant unique du mobile
indépendant du numéro d'abonné, qui ne peut être
modifié sans altérer le terminal, mais plutôt
désactivé pour empêcher son utilisation.
Malgré les mécanismes introduits pour
sécuriser l'accès au réseau et le contenu des
communications, le téléphone mobile doit potentiellement pouvoir
accueillir n'importe quel réseau. Il est donc intolérable qu'un
terminal volé soit utilisé au réseau sans être
repéré. Par son IMEI, un opérateur peut décider de
refuser l'accès de ce mobile au réseau.
Un opérateur peut constituer une liste noire de terminaux
dont l'accès au réseau doit être refusé.
I.3.6 Fonction de PPS (Plateform Prepaid Service)
Le calculateur numérique est aussi une base de
donnée contenant des informations relatives sur la plateforme de
prépaiement ou la facturation d'un réseau cellulaire
numérique et puis elle a une fonction clé et c'est la partie la
plus sensible et donc la mieux protégée du réseau.
I.3.7 Fonction de GMSC (Gateway MSC)
C'est un commutateur possèdent la fonction passerelle,
il est activé au début de chaque appel d'abonné mobile ou
fixe vers un abonné fixe ou mobile. C'est une fonction différente
de celle du MSC pur.
I.3.8 Représentation des interfaces du NSS
Le NSS étant lui-même relié au BSS via
l'interface A-terre, il contient à son tour 7 interfaces qui relient ses
différentes entités.
Le tableau I.2 nous les présente avec leurs fonctions
respectives.
Notez que les interfaces présentées dans le tableau
I.2 relient les différentes entités du NSS dans le réseau
GSM.
NOM
|
Localisation
|
Utilisation
|
|
|
B
|
MSC-VLR
|
Divers (transfert de donnée)
|
|
|
C
|
GMSC-HLR
|
Interrogation HLR pour appel entrant
|
|
|
D (1)
|
VLR-HLR
|
Gestion des informations d'abonnés
localisation
|
et
|
de
|
D (2)
|
VLR-HLR
|
Services supplémentaires
|
|
|
E
|
MSC-MSC MSC-MSC
|
Exécution des Handover
Transport des messages courts (SMS)
|
|
|
F
|
MSC-VLR
|
Vérification de l'identité du terminal
|
|
|
G
|
VLR-VLR
|
Gestion des informations d'abonnés
|
|
|
H
|
HLR-AuC
|
Echange des données d'authentification
|
|
|
I.4 Sous système d'exploitation et maintenance
(OSS)
Opération and Maintenance center (OMC), assure la
gestion et la supervision du réseau. C'est la fonction dont
l'implémentation est laissée avec le plus de liberté
à l'opérateur GSM.
La supervision du réseau intervient à des
niveaux suivants : la détection et correction de pannes ou anomalies, la
mise en service de site, la modification de paramétrage, la
réalisation de statistique, activation (désactivation) de
certains modules dans BSS ou NSS, etc....
Dans le OMC, on distingue deux centres dont l'OMCR(Radio) qui
est relié à toutes les entités de BSS par les BSC et
l'OMC-S(Système) qui est relié au sous système
réseau NSS à travers les MSC. La composition de l'OMC est
représentée à la figure I.7
Um BSS NSS
MS
BTS BSC TRAU
LMT
X25
A bis
LMT
A sub
OMC-BSS OMC-NSS
LMT
A
VLR
HLR
EIR
OMC
Figure I.7 Emplacement de l'OMC dans l'architecture
GSM.
I.5 Conclusion
Nous avons dans ce chapitre présenté la
structure, la constitution d'un réseau téléphonique
cellulaire ainsi que les différentes composantes du sous système
réseau (NSS).
CHAPITRE II. METHODE ET PRINCIPE D'EQUILIBRE ENTRE
LES
CAPACITES DE MSC ET PPS
II.1 Introduction
L'évolution technique, nous a permis le remplacement
des équipements manuels par l'automatisme. Dans ce chapitre, nous
étudions le rôle joué par le commutateur MSC et la
plateforme de prépaiement PPS qui fonctionne sur les principes du
calculateur numérique. Toute communication doit faire l'objet d'une
facturation. Le commutateur contribue à l'exécution de la
commutation tandis que le prepaid service est un équipement qui s'occupe
de Billings c'est-à-dire de la taxation de cette communication. C'est
ainsi que l'équilibre de capacité doit être requise entre
ces deux équipements ci haut cités pour un fonctionnement normal
et l'inter opérabilité s'obtient grace à cet
équilibre entre les deux types d'équipements afin de bien
réaliser la communication dans le réseau cellulaire GSM, et
partant la fiabilité du réseau tout entier.
II.2 GENERALITE SUR LE MSC
II.2.1. Définition
Le MSC autrement appelé commutateur est un organe
électromécanique capable d'assurer une liaison provisoire entre
une ligne d'entées et une ligne de sortie.
II.2.2. Fonctionnement
Le commutateur est une entité active et fonctionne en
unités de commande dans le réseau GSM car c'est lui qui effectue
les fonctions de commutation reliant les abonnées du réseau
mobile entre eux ou à ceux du réseau fixe. Il commande et
gère l'ensemble de communication, il effectue d'une manière
générale une fonction de sélection dans le réseau
GSM, commande aussi l'exécution du handover puis gère les
services supplémentaires du réseau GSM (Transfert ou blocage
d'appels, transmission de données, messagerie
vocal...) il effectue en outre la collecte des informations
relatives à la facturation des communications.
Il fonctionne dans certain cas couplé au VLR, dans ce
cas, il a plusieurs fonctions à assurer entre autres : le routage de
communications après avoir consulté le VLR associé (profil
d'abonnement, gestion de la mobilité des abonnés, vérifier
les caractéristiques des abonnés visiteurs lors d'un appel
départ, transfert l'information de localisation).
Le MSC constitue avec le GMSC le coeur du réseau GSML pour
la partie des circuits commutés.
Lorsqu'il possède une fonction passerelle qui est
activée au début de chaque appel d'abonnés fixes vers les
abonnés mobiles du réseau GSM, il devient alors le GSMC (Gateway
MSC), cette fonction passerelle est différente de sa fonction pure car
elle existe aussi pour les messages courts. La figure II.1 représente le
schéma de principe d'un commutateur.
Abonnés
Jonction de circuit d'arriver
Venant d'autres MSC
Réseau de
présélection
Circuit de liaison
Unités de commande
Réseau de sélection
Jonction de
circuit local
Jonction de circuit de départ
Allant vers d'autres MSC
26
II.2.2.1. Le réseau sémaphore SS7
Toutes les liaisons sémaphores forment un réseau
pour le transfert de la signalisation ce réseau possède des
commutateurs de paquets et des équipements terminaux qui sont les
centraux téléphoniques. Le réseau sémaphore permet
à deux centraux de pouvoir s'échanger à tout moment des
messages de signalisation indépendamment des circuits établis
entre eux chaque central est relié à un terminal sémaphore
qui agit comme source de messages de signalisation pour permettre le dialogue
avec les autres centraux : cette fonction est appelée « point
sémaphore * (PS). Le réseau sémaphore permet de faire
communiquer les « PS * entre eux grâce à des commutateurs de
paquets appelés « points de transfert sémaphores »
(PTS). La figure II.2 illustre l'échange de données entre les
commutateurs.
Figure .II.2. Illustration d'échange de
données entre les MSC
II.2.3. La structure physique du MSC
Le MPM (MSC processing Module) est composé de 5 niveaux
(L, loyers). Dont le 5ème niveau recopie les
éléments du 4ème, le MPM
contient les modules de différents fonctions des
traitements dans les applications de la commutation :
a) Echo canceller : ce niveau est composé des modules de
supervision d'échecs ;
b) BNEL (Back phone Network Loger) ; il est composé
des modules de l'interface pour la fibre optique et de module de commutation)
;
c) BCTL (Back phone Controling Layer) il est composé
du module de traitement de données de la carte de commutation du module
de partage de mémoire et du module de contrôle ;
d) BDT (Back phone Digital Trunk layer) ; il est
composé des modules ou interface digitales de connexion avec les
autres
DTI ASIG
DTI
DTI DTI
ASIG
SME MP
|
MP
|
COM
|
PEPD
|
CKI SYCK
|
DSN
|
DSN
|
FBI
|
ECO
équipements, des modules de traitements des signaux
analogiques. La figure II.3 montre la structure logique d'un MPM
Echo canceller
BNEL
BCTL
BDT
BDT
L5
L4
L3
L2
L1
L5
L4
L3
L2
L1
Figure .II.3. Différent niveaux de MP
II.2.3.1. Fonctions des modules du MSC
DTI (Digital Trunk Interface)
C'est une interface entre deux autocommutateurs ou entre un
autocommutateur et un système de transmission digital ;
- il convertit le signal carré en HDB3 ou en ANI (entrant)
en code NRZ qui est utilisé dans le commutateur et vise versa ;
- il extrait l'horloge du signal entrant et ce synchronise
à l'horloge du MSC ;
- il détecte les alarmes et la qualité de
transmission, Un DTI peut prendre 4E1 (circuit de 2Mbits/s) ;
ASIG `(Analogie Signal)
- il gère les données et commande toutes les
transmissions du MSC ;
- il fonctionne toujours en redondance.
COMM (communication) ;
- cette carte se situe entre le MP et les autres unités
;
- cette carte traite aussi la signalisation sémaphore 7
MON (Monotoring) ;
- cette carte permet de contrôler tous les modules MSC.
PEPD (Peripheral Environnement Paramètre Detector) ;
- cette carte est utilisée pour la détection des
paramètres liés à l'environnement du MSC ;
- il détecte donc la température,
l'humidité, la fumée, le rayon infrarouge...
SMEM (Shared Memory)
- c'est une mémoire partagée ; les deux MP qui font
fonctionner cette mémoire.
DSN (Digital Switching Network)
- cette carte est utilisée pour la communication des
canaux dans les MSC
DSNI (Digital Switching Network Interface)
- c'est l'interface du signal horloge du MSC. SYCK (Clock
Synchronisation)
- cette carte est utilisée pour la synchronisation du
signal horloge au niveau du MSC ;
FBI (Fiber Interface)
- cette carte est utilisée pour la connexion de la fibre
optique ;
- elle est utilisée pour la liaison de deux MSC à
cause de la grande capacité ( 155 Mbits/s).
II.2.3.2. Structure logicielle du MSC
Le système MSC est composé d'une série de
sous système fonctionnel. Les différents sous systèmes
sont indépendants. La communication entre ces sous systèmes se
fait par le système des messages.
Ces sous systèmes nous permettent de réaliser
les commandes homme-machine pour le contrôle, la gestion, la maintenance
et exploitation du MSC.
Le logiciel d'exploitation du MSC doit être
chargé (enregistre) dans le MP qui est le processeur principal pour la
commutation avec l'opérateur. L'opérateur utilise une machine
fonctionnant sous une plateforme bien définie (Windows 2000, Windows NT,
Unix) et utilise aussi le même logiciel installé dans le MSC ;
Le logiciel de traitement de données et Windows SQL 6.5
;
Le logiciel (office Excel) est utilisé aussi pour voir des
tables de performance.
II.2.3.3. Fonctionnement et service du MSC
Le commutateur « MSC » fournit aux abonnés trois
familles de services qui sont :
> Des services supports :
- une bande audio de 3,1KHz ;
- une transmission de données synchrones ;
- un service assemblage/désassemblage de paquets et la
communication des modes phonies et données.
> Des télés services :
- téléphonie ;
- appels d'urgence ; - télécopie.
> Des services supplémentaires :
- renvoi d'appel ;
- les informations de taxation ; - les restrictions d'appels.
II.3 Généralités sur le
calculateur numérique PPS
Le fonctionnement d'un calculateur numérique fait appel
aux 2 fonctions essentielles :
( Le stockage de l'information, ( Le traitement de
l'information.
Cette information doit pouvoir circuler sous forme
électrique et elle devra donc être codée ;
> La plus petite quantité d'information
(unité) est appelée BIT. Elle correspond à la notion de
"variable booléenne ou binaire" qui ne peut prendre que les valeurs 0 ou
1.
> L'échange d'informations entre 2
éléments (émetteur et récepteur) s'effectue par une
liaison électrique (ligne). Si l'on considère le cas d'un
conducteur unique, l'information provient des combinaisons des états
successifs de la ligne au cours du temps: ici l'on parle de liaison "
série".
> Le débit d'informations est exprimé en
bits/seconde ou «bauds".
Il est plus avantageux d'associer plusieurs conducteurs en
"parallèle". Cette association prend le nom de "bus". A
un instant
donné, l'état du bus est décrit par un mot
binaire pouvant prendre n =
2 N valeurs où N est le nombre de lignes
juxtaposées. Il est commun d'utiliser des groupements de 8 fils, ce qui
conduit à la définition de l'"octet".
Si l'on considère 2 sous-ensembles reliés par un
bus, l'information peut
circuler dans un sens (bus unidirectionnel) ou dans
les 2 sens (bus
bidirectionnel).
Dans le premier cas, il s'agit de la liaison entre un
émetteur et un
récepteur. Dans le second, chaque sous-ensemble
peut être configuré
soit en émetteur, soit en récepteur. Ici, une
ligne supplémentaire est
nécessaire pour fixer le sens des
échanges. Elle commande le
multiplexage interne des liaisons (utilisation
d'éléments de type "3
états"). On doit veiller à
ce qu'en aucun cas 2 éléments configurés
en
émetteur commandent l'état du bus simultanément.
Dans le cas général,
plusieurs sous-ensembles peuvent être connectés sur
un même bus, ce qui permet de minimiser le nombre d'interconnexions
Un calculateur numérique se présente de
façon générale comme
suit :
( une unité de traitement (UT) travaille sur des
données stockées dans un bloc "mémoire" (MEM).
( L'introduction des données et la
récupération des résultats s'effectuent par
l'intermédiaire d'un organe "d'entrée-sortie" (E/S). Les liaisons
entre ces éléments s'effectuent par des bus.
II.3.1 Fonction mémoire
II.3.1.1 Définitions
Une mémoire est un ensemble de cellules
élémentaires qui stockent chacune un bit. Le nombre de cellules
est appelé "capacité" de la mémoire. A chaque cellule sont
associées 2 informations :
( Une adresse (numéro) permettant de désigner la
cellule, ( Une donnée représentée par son état.
La possibilité d'accéder à une cellule
quelconque en fournissant son adresse est appelée "accès
aléatoire». On distingue un mode de lecture permettant de
connaître l'état de la cellule sélectionnée et un
mode d'écriture permettant d'imposer son état. Ces 2 modes sont
définis par l'état d'une ligne de lecture écriture
(Read/Write : R/W).
Note : la plupart des mémoires à semi-conducteur
sont à accès
aléatoire. Par contre les mémoires
dites "de masse" qui ne sont pas
décrites ici (disques, bandes, mémoires à
bulles,..) sont à accès séquentiel.
II.3.2 L'unité de traitement
II.3.2.1 Structure interne
L'unité de traitement (U.T.) est l'élément
central du calculateur
numérique. Elle possède des fonctions pour
effectuer des opérations
sur des données numériques
(mots de donnée ou d'adresse) et des
éléments de stockage interne. La première
fonction est réalisée par une Unité Arithmétique et
Logique (ALU). La seconde est réalisée par des registres. Parmi
ceux-ci on distingue :
( des registres de données,
( des registres d'adresse,
( un registre d'états contenant différents
«indicateurs"
caractéristiques des événements qui se
produisent lors de l'exécution de chaque opération. Le contenu de
la mémoire est composé de 2 types d'information :- un programme
comprenant une suite d'instructions,
( des données devant être traitées par le
programme. Chaque instruction est codée sous forme binaire ;
l'unité de traitement doit donc en assurer le décodage pour
déduire les opérations élémentaires à
effectuer. Pour cela elle dispose d'un registre
Décrémenter le compte
de l'Abonné
Vérification compte de
l'Abonné
d'instruction qui présente à une unité de
commande (U.C.) ou "séquenceur", le mot codant l'instruction courante.
Sous l'action d'une horloge, l'U.C. élabore les commandes
nécessaires à l'exécution de l'instruction. Dans le cas
général, elle tient également compte du contenu du
registre d'état où sont enregistrés certains
résultats liés au déroulement des instructions
(dépassements, résultats nuls,...).Les données et les
adresses sont véhiculées par des bus en général de
formats différents :
le bus de données fixe la longueur du mot
échangé avec la
mémoire,
le bus d'adresse détermine la capacité maximale
d'adressage du système, c'est à dire le nombre maximum de mots de
la mémoire associée (ex : 16 bits "adressent" 64 Kmots).Dans
certains cas, ces 2 bus sont multiplexés sur un seul bus. Une logique
externe doit alors effectuer le démultiplexage. Un certain nombre de
signaux pour la gestion des échanges avec la mémoire et les
organes d'entrée-sortie sont rassemblés dans un "bus de
commande".
II.3.3 Gestion de tarification
Le serveur de tarification est une sorte de passerelle qui relie
le système de tarification de l'opérateur avec les serveurs de
service à
valeur ajouté, pour gérer la tarification des
clients, le serveur applicatif
prend en charge la
décrémentation du compte de l'abonne une fois que
le service est rendu. En outre à chaque demande d'un
service par le client, le serveur applicatif consulte le serveur de
tarification afin de vérifier si le client possède un solde
suffisant pour jouir de service. La figure II.4 représente les processus
de tarification dans un réseau cellulaire.
II.3.3.1 Classe débit
Cette classe constitue l'interface avec les serveurs de
tarification. Elle permet de faire abstraction au protocole diamètre
gérant la connexion entre le serveur applicatif et le serveur de
tarification. Pour la gestion de la tarification deux méthodes sont
conçues, il s'agit notamment :
- la méthode check accout () qui permet de
vérifier si le solde du mobile est assez suffisant pour accéder
à un service. Tan disque la méthode « directement account ()
» permet de décrémenter le compte de l'Abonné une
fois que le service lui a été rendu.
II.3.3.2 Système de paiement
Pour le paiement de frais de communication ou des appels dans
un réseau de télécommunication, il y a trois
méthodes qui sont toujours utilisées par les opérateurs du
réseau. Il s'agit notamment de :
1. Prepaid ;
2. Postpaid et
3. Closed Users Group.
1. Prepaid
C'est le type d'abonnement qui utilise les cartes de recharge
le prépaiement c'est entre les téléphone mobile sans
redevance et sans facture. Outre ce pouvoir de communiquer en toute
liberté, le
prépaiement permet aux clients de gérer
convenablement leurs
budgets de communication. A l'issue de l'abonnement, le
client gère
son compte prépayé en le créditant avec des
cartes de recharge.
Dans le prepaid des que vous recharger votre compte. C'est
comme si vous avez renouveler un contrat, deuxièmement nous savons bien
que le calculateur numérique a ses principes de fonctionnement ou
soit de traitement. Il traite les informations sous forme des
états soit 0
ou 1. Au moment que votre compte est vide le calculateur
vous
considère à l'état 0
2. Postpaid
Le post paiement (Postpaid) ou abonnement avec facturation ;
est offert depuis le démarrage des activités, il est
caractérisé par des frais de connexion ; un contrat d'abonnement
; une facturation mensuelle et un dépôt de garantie. Le post
paiement présente des avantages pour beaucoup de clients qui sont entre
autres :
- crédits d'appel illimité ;
- pas de contrainte de recharge.
3. Closed Users Group
C'est aussi parmi de service que les opérateurs mobiles
ont toujours offert à ces abonnées de payer un montant
déjà fixe. Le calculateur numérique (PPS) est comme une
passerelle des appels réussis pour la décrémentation du
compte de l'abonné une fois que le service est rendu.
Mais ici dans ce groupe la série des numéros
donnée à une entreprise pour payer à la fin du mois, ne
serait pas décrémentée par le PPS, mais le MSC fera la
commutation. Dans ce cas le PPS va se comporter comme une passerelle parce
qu'il gère le groupe. Le PPS va laisser passer toute communication entre
numéro du groupe sans facturer.
III.3.3.3 Prepaid Service
Il fait le gros travail d'administration et de gestion, pour
gérer, il faut configurer les services provider avec un n° test,
c'est-à-dire charger une carte pour vérifier si l'on est sur le
vrai. Provider (soustraitant).
La provider met ses cartes de recharge et forme une classe de
service.
Les clients traitent avec les provider. Après
définition de la classe provider, on fait la facturation.
On définit :
- les localisations (Kinshasa, Région, Internet) ;
- les classes de services (indépendants, closed group,
opérateur, Customer, etc....) ;
- gestion des classes de recharge ;
- tout ce qui gère les classes des abonnés.
Il faut aussi avoir les paramètres pour mesurer les
performances du réseau et enfin suivre toutes les transactions qui et
enfin suivre toutes les transactions qui ont une influence avec l'argent. Par
ailleurs, on doit suivre aussi toute modification faite par rapport à
l'argent (devise, taux d'échange, changement de tarif, classe de
service,..).
- Avant qu'un abonné accède à la
plateforme de prépaiement, il faut qu'il soit au préalable
crée comme utilisateur dans PPS, après avoir été
crée dans le TRM.
NB : il faut le même login entre TRM et PPS.
- il faut passer à l'étape de la configuration du
système par paramétrage logique au PPS, en créant les
groupes.
Par exemple : N° de série : 0199-N°
d'abonné.
- on fait le routage par le préfixe ou par le train groupe
; - les paramètres importants de la configuration :
|
le n° de secours ;
les n° verts ;
le n° de service (opérateur) ;
la langue (français, anglais, ...) ;
unité monétaire ;
durée de communication ;
définir comment un compte peut vivre dans PPS (dessable,
suspendu, retiré...) ;
comment gérer le SMS d'un abonné :
|
- quand son compte s'expire ;
- quand il vient d'être changé c'est-à-dire,
la désactivation et la recharge d'un compte.
Dans le système de facturation, on doit définir le
temps- type : - heure d'appel sur 24 heures.
Heure de pointe ;
Heure creuse ; Heure pleine.
·
· Le jour type
Week-end, férié
·
· Calendrier
Pour définir comment la tarification sera
gérée chaque jour de l'année. Enfin, on définit la
tarification :
- Le free-time: P.ex: 3».
- Le free-call: P. ex: 50»;
- Additionnel charge unité par seconde; - Unité de
temps et monétaire.
Par le tableau global call-time et global call-type, on
établit une correspondance :
Tarif-temps et type d'appel possible avec leur tarif et le temps
que ces appels seront faits.
Taxation
Taxation 1
50''
3''
II.4 Conclusion
L'évolution technique de l'informatique a permis aux
réseaux cellulaires GSM un traitement a grande vitesse d'un nombre
important des données, cette technique est appliquée dans le
fonctionnement des MSC/GSM et PPS/GSM que nous venons d'étudier dans ce
chapitre pour élucider notre théorie, il était question de
s'appuyer sur quelques exemple respectivement pour les PPS et MSC. Nous avons
clôturé ce chapitre par l'explication basée sur le
fonctionnement des équipements types évoqués comme
exemples. Au chapitre suivant et le dernier nous aborderons l'aspect
dimensionnement et équilibrage entre les capacités des MSC et
PPS.
CHAPITRE III. CONDITION D'EQUILIBRE DES CAPACITES
DE
MSC ET PPS DANS UN RESEAU GSM
III.1 Introduction
Dans ce chapitre nous allons étudier les
méthodes, les principaux voies et moyens possibles d'usage dans les
réseaux cellulaires GSM, particulièrement dans le sous
système réseau, qui permettent d'établir
l'équilibre entre les capacités de MSC et PPS afin d'assurer une
bonne fonctionnalité de ce sous système et partant du
réseau tout entier.
Le sous système NSS étant le « core Network
», et fait que le réseau doit être rentable, il faut
prévenir tout désagrément probable depuis l'étape
de dimensionnement des équipements y afférents.
III.2 ETUDE DE LA CAPACITES DE MSC III.2.1
Dimensionnement du MSC
Les facteurs déterminant le dimensionnement d'un MSC sont
les suivants :
|
capacité de la base de données visiteurs (VLR)
capacité de traitement des appels à l'heure pointe
(Busy Call Attempts. BHCA)
capacité des processus de signalisation
Capacité de connexion (commutation)
Capacité de traitement des informations reçues des
BSC, autres MSC, VLR...
|
Elle s'exprime en :
· Max BSC : Nombre max des BSC supportés et
contrôlés
· Max CA : Nombre max tentative d'appels
· Max Sig : Nombre de lien de signalisation
· Max Port : Nombre max de ports d'entrées et
sorties
Deux types des capacités sont définis pour un MSC
:
· La capacité statique qui est la capacité de
VLR donnée en nombre d'abonnés que cette base peut
enregistrer.
· La capacité dynamique qui limite la
capacité statique d'un MSC et qui dépend des profils de
mobilité et de trafic des abonnés ainsi que de l'architecture du
BSS, de la densité des communications existants et de l'architecture du
réseau d'interconnexion entre les équipements ; c'est la
capacité de traitement du MSC.
Cette capacité est calculée en fonction de temps
de traitement des principales fonctions assurées par un MSC. Elle permet
de déterminer le nombre maximum d'utilisateurs que le MSC peut
gérer à l'heure de pointe.
Les tableaux III.1, III.2 et III.3 donnent les paramètres
de dimensionnement de MSC
Tableau III.1. Exemple de partage de charge de traitement d'un
MSC
Fonction % de traitement
Traitement d'appel, gestion de la mobilité,
SMS, Handover, services des données, et services
supplémentaires.
Système, d'exploitation, maintenance, outils
système, terminaux de traitement.
|
70% 15%
|
Taches en arrière plan 5%
Marge de sécurité 10%
Tableau III.2. Exemple de dimensionnements de la
capacité de traitement d'un MSC en fonction de temps de traitement des
événements les plus importants et d'un profil d'abonné
très simple.
Evénement
|
Durée événement
|
Taux/ abonnés à l'heure de
pointe
|
Durée moyenne
|
Appel sortant
|
20 ms
|
0,45
|
9 ms
|
Appel entrant
|
30 ms
|
0,28
|
8,4 ms
|
LU Inter -VLR
|
40 ms
|
0,09
|
3,6 ms
|
IMSI Attach
|
10 ms
|
0,22
|
2,2 ms
|
Consommation
|
_
|
_
|
23,2 ms
|
moyenne à
'heure de
pointe
En fonction des exemples des tableaux III.2 et III.3 les nombre
d'usagers que pourrait traiter ce MSC est donc de :
0,7x3600 secondes = 23,2ms 108620 usagers.
Dans le cas d'un système opérationnel, la
capacité d'un commutateur se basera sur les statistiques issues des
mesures réalisées sur le système.
Le type d'informations nécessaires pour le dimensionnement
d'un MSC est donné dans le tableau III.3
Opération
|
Nombre
|
à l'heure de
|
Taux
|
|
pointe
|
|
|
Tentatives d'appels MS-Fixe
|
40 000
|
|
80%
|
Tentatives d'appels fixe-MS
|
7500
|
|
15%
|
Tentatives d'appels MS-MS
|
2500
|
|
5%
|
Appels aboutis MS-fixe
|
28000
|
|
70%
|
Appels aboutis fixe-MS
|
3750
|
|
50%
|
Appel aboutis MS-MS
|
1000
|
|
40%
|
Tentatives de handover intra
|
120 000
|
|
--
|
MSC
|
|
|
|
Handover intra MSC réalisés
|
24000
|
|
--
|
Tentatives de handover inter
|
30 000
|
|
--
|
MSC
|
|
|
|
Handover inter MSC réalisés
|
4500
|
|
--
|
Taux de handover réussis
|
--
|
|
20%
|
III.2.2 Procédure d'établissement d'une
communication
Nous représentons à la figure III.1 les
différentes phases lorsqu'un utilisateur d'un mobile désire
correspondre avec un abonné du réseau fixe :
Figure III.1 Prise de ligne d'un mobile vers le
réseau fixe
Une fois que l'utilisateur a composé le numéro
de son correspondant sur son mobile, la demande arrive à la BTS de sa
cellule.
La demande traverse le BSC.
La demande arrive dans le commutateur du réseau où
l'abonné est d'abord authentifié puis son droit d'usage
vérifié.
Le commutateur MSC transmet l'appel au réseau public.
Le commutateur MSC demande au contrôleur BSC de
réserver un canal pour la future communication.
Lorsque l'abonné demandé décroche son
téléphone, la communication est établie.
Pour les appels dans l'autre sens, le HLR et le VLR interviennent
pour déterminer la cellule où se situe l'utilisateur mobile.
Notons que le multiplexage fréquentiel AMRF divise en
124 canaux de
200 kHz de large chacun les deux plages de fréquences
(890-915 MHz)
terminal vers station de base et (935-960 MHz) station de base
vers
terminal. Il offre 124 voies de communication duplex en
parallèle,
chaque sens de communication possédant une voie qui
lui est réservée.
III.2.3 Traitement des informations par le MSC
Le centre de commutation mobile est relié au
sous-système radio via l'interface A. Son rôle principal est
d'assurer la commutation entre
les abonnés du réseau mobile et ceux du
réseau commuté public (RTC)
ou de son équivalent
numérique, le réseau RNIS (ISDN en anglais).
D'un point de vue
fonctionnel, il est semblable à un commutateur de
réseau ISDN, mis à part quelques modifications
nécessaires pour un réseau mobile.
De plus, il participe à la fourniture des
différents services aux abonnés
tels que la
téléphonie, les services supplémentaires et les services
de
messagerie. Il permet encore de mettre à jour les
différentes bases de
données (HLR et VLR) qui donnent toutes les informations
concernant les abonnés et leur localisation dans le réseau.
Les commutateurs MSC d'un opérateur sont reliés
entre eux pour la
commutation interne des informations. Des MSC servant de
passerelle
(Gateway Mobile Switching Center, GMSC) sont placés en
périphérie du
réseau d'un opérateur de
manière à assurer une interopérabilité
entre
réseaux d'opérateurs. En effet, le traitement des
informations par le
MSC engendre les trafics qui entrent dans la
détermination de la
capacité et rapidité de traitement
des informations par le MSC. Parmi
ce traitement, nous citons les événements tels que
:
> Programmation de MSC ;
> Gestion de mobilité ;
> Gestion de services supplémentaires ; >
Contrôle de signalisation;
> Gestion de handover inter MSC ; > Traitement des appels
et SMS.
III.2.4 Programmation des MSC dans les applications de
commutation et de gestion des bases de données
Le protocole MAP (Mobile Application Part) régit
l'ensemble des échanges entre équipements du réseau mobile
(NSS, Network Sub-
system). Il offre les fonctions de signalisation
nécessaires à un service
de communication voix ou
données dans un réseau mobile. Il a
principalement trait à toutes les fonctions qui
permettent à un mobile
d'être itinérant. Il s'appuie sur
la pile de protocole SS7 qui garantit un
transport fiable. Le protocole MAP
concerne les dialogues entre
différentes entités du réseau mobile
notamment, MSC/VLR, MSC Server, SGSN, HLR, EIR, SMSC, etc.
III.2.4.1 Gestion de la mobilité
La procédure de gestion de la mobilité permet au
système de connaître à tout instant la position d'un
mobile. Cette fonction est
nécessaire pour que le réseau mobile puisse
joindre une station mobile.
Deux mécanismes de base interviennent
dans la gestion de la mobilité
:
L'enregistrement (registration) ou mise à jour de la
localisation (location update) qui est un mécanisme de la station mobile
qui informe le réseau de sa localisation.
La recherche de localisation (location tracking) qui est le
mécanisme de localisation de la station mobile par le réseau. La
recherche de localisation est requise lorsque le réseau tente de
délivrer un appel ou un SMS à la station mobile.
III.2.4.2 Gestion des services
complémentaires
L'usager peut gérer ses services complémentaires
depuis son mobile, e.g. modifier son numéro de renvoi d'appel sur
occupation ou
sur non joignable, désactiver le renvoi d'appel, activer
le signal d'appel, etc.
Les messages MAP relatifs à cette gestion sont :
MAP_REGISTER_SS : Ce service est utilisé entre le VLR
et le HLR afin d'enregistrer les données relatives à un service
complémentaire.
MAP_ERASE_SS : Ce service est utilisé entre le VLR et
le HLR afin de supprimer les données relatives à un service
complémentaire. MAP_ACTIVATE_SS : Ce service est utilisé entre le
VLR et le HLR afin d'activer un service complémentaire.
MAP_DEACTIVATE_SS : Ce service est utilisé entre le VLR et
le HLR afin de désactiver un service complémentaire.
MAP_INTERROGATE_SS : Ce service est utilisé entre le VLR et le HLR afin
d'interroger les données relatives à un service
complémentaire.
MAP_REGISTER_PASSWORD : Ce service est utilisé entre le
VLR et le HLR si l'usager mobile demande l'enregistrement d'un nouveau mot de
passe.
MAP_GET_PASSWORD : Ce service est utilisé entre le HLR
et le
VLR lorsque le HLR reçoit une requête de l'usager mobile
pour
une opération sur un service complémentaire qui
requiert un mot de passe de la part de l'usager.
MAP_SS_INVOCATION_NOTIFY : Ce service est utilisé entre
le MSC et le SCP CAMEL lorsque l'usager invoque un des services
complémentaires suivants : Call Deflection (CD), Explicit Call Transfer
(ECT) or Multi Party (MPTY).
MAP_REGISTER_CC_ENTRY : Ce service est utilisé entre le
VLR et le HLR afin enregistrer les données pour une demande de rappel
automatique sur occupation.
MAP_ERASE_CC_ENTRY : Ce service est utilisé entre le
VLR et le HLR afin de supprimer les données pour une demande de rappel
automatique sur occupation.
Les chaînes de contrôle utilisées pour les
services complémentaires sont indiquées ci-dessous. SC signifie
Service Code et SI signifie Supplementary Information (e.g. mot de passe,
numéro de renvoi).
Chaîne de contrôle de la
Signification
*SC*SI# Activation
#SC*SI# Désactivation
*#SC*SI# Interrogation
*SC*SI# et **SC*SI# Enregistrement
##SC*SI# Suppression
III.2.4.3 Gestion du Handover inter-MSC
Lorsqu'une station mobile se déplace d'un MSC vers un
autre pendant une communication, une procédure de transfert
intercellulaire
(handover) inter-MSC doit être exécutée
afin de garantir la continuité
de la communication. A cette fin, les
MSCs ou MSC Server doivent
échanger des données afin d'initier puis de
réaliser l'opération de
transfert. L'interface utilisée
entre MSCs ou MSC Server pour la mise en
oeuvre du handover inter-MSC ou inter-MSC Server s'appuie sur le
protocole MAP. Les messages MAP impliqués sont :
|
MAP_SEND_END_SIGNAL : Ce service est utilisé entre le
MSC-B et le MSC-A, indiquant que le chemin de communication entre le MSC-B et
le mobile a été établi.
|
MSC-A conserve le contrôle de l'appel jusqu'à la
libération de cet appel.
La réponse est utilisée par le
MSC-A afin d'informer le MSC-B que
toutes les ressources de l'appel peuvent été
libérées au niveau du MSC-B, soit parce que l'appel a
été libéré dans le MSC-A soit parce que l'appel a
été transféré (relocated) du MSC-B au MSC-A.
MAP_PROCESS_ACCESS_SIGNALLING : Ce service est utilisé
entre le MSC-B et le MSC-A afin de passer l'information reçue sur
l'interface A (Interface entre MSC et BSC) ou l'interface Iu (Interface entre
MSC et RNC) du MSC-B au MSC-A.
MAP_FORWARD_ACCESS_SIGNALLING : Ce service est utilisé
entre le MSC-A et le MSC-B afin de passer l'information qui doit être
relayée à l'interface A ou l'interface Iu du MSC-B.
MAP_PREPARE_SUBSEQUENT_HANDOVER : Ce service est utilisé entre le MSC-B
et le MSC-A afin d'informer le MSC-A qu'il a été
décidé qu'un handover (transfert) au MSCA ou à un MSC
tiers (MSC B') est nécessaire. Le schéma de la figure III.2,
expose la procédure d'exécution du handover avec trafique des
messages concernes.
Figure III.2 procédure d'exécution du
Handover inter-MSC
III.2.4.4 Services de traitement d'appel
Lors d'un appel entrant, le réseau nominal de
l'appelé mobile doit identifier la localisation du mobile afin de
l'informer de cet appel. Tout
appel entrant est acheminé par le réseau origine
au GMSC du réseau nominal de l'appelé. Le GMSC interroge alors le
HLR pour obtenir les informations de routage permettant l'acheminement de
l'appel au mobile. Les messages
MAP impliquées sont :
MAP_SEND_ROUTING_INFORMATION : Ce service est utilisé
entre le GMSC et le HLR. Il est invoqué par le GMSC afin d'interroger le
HLR et obtenir les informations de routage (i.e., le MSRN, Mobile Station
Roaming Number) qui permettent l'acheminement de l'appel au mobile.
MAP_PROVIDE_ROAMING_NUMBER : Ce service est utilisé
entre le HLR et le VLR. Ce service est invoqué par le HLR afin de
demander au VLR un numéro MSRN afin que le HLR puisse retourner cette
information au GMSC.
III.2.4.5 Service SMS
Le service de messages courts (SMS, Short Message Service) encore
appelé "texto", s'appuie sur la capacité d'un terminal mobile
à
émettre / recevoir des messages alphanumériques.
Les messages courts sont des messages textuels d'au plus 160 caractères
(codés à l'aide d'ASCII 7 bits sur 140 octets) et sont
délivrés en quelques secondes lorsque le destinataire est
rattaché au réseau.
Pour mettre en place ce service de messages courts,
l'opérateur doit
prévoir un ou plusieurs serveurs
dédiés et reliés au réseau. On appelle
ce serveur le Short Message Service Centre (SMSC). Son
rôle est de
recevoir les messages envoyés afin de les
redistribuer aux destinataires
lorsque ceux-ci sont connectés au réseau. Dans le
cas contraire, il
stocke ces messages. Lorsque le mobile du destinataire
peut être de
nouveau localisé, le réseau notifie le SMSC
qui est alors en mesure de
relayer le message. Pour transmettre un message à un
mobile, le SMSC utilise les services du MSC auquel est rattaché le
destinataire.
Le service SMS s'appuie sur le protocole MAP. MAP permet le
transport
du SMS du MSC de l'émetteur au SMSC, l'interrogation du
SMSC au
HLR pour identifier le MSC du destinataire, puis le transport du
SMS du SMSC au MSC du destinataire.
Les messages MAP relatifs au service SMS sont :
MAP-SEND-ROUTING-INFO-FOR-SMS: Ce service est utilisé
entre le SMSC et le HLR afin que le SMSC obtienne l'information de routage lui
permettant d'acheminer le message court au MSC, MSC Server ou SGSN auquel est
rattaché le destinataire.
MAP-MT-FORWARD-SHORT-MESSAGE : Ce service est utilisé
entre le SMSC et le MSC, MSC Server ou SGSN afin de délivrer le message
court.
MAP-REPORT-SM-DELIVERY-STATUS : Ce service est utilisé
entre le SMSC et le HLR.
Il permet de positionner les données MWD (Message
Waiting Data) dans le HLR lorsque le message n'a pas pu être
délivré au destinataire ou d'informer le HLR du transfert avec
succès du SMS. Ce service est invoqué par le SMSC.
soit parce que le mobile a de nouveau une mémoire
disponible pour recevoir des SMS soit parce que le mobile a de nouveau un
contact radio avec le MSC ou SGSN alors que le fanion Message Waiting est
positionné au niveau du VLR ou du SGSN.
MAP-ALERT-SERVICE-CENTRE : Ce service est utilisé entre
le HLR et le SMSC. Le HLR initie ce service si le HLR détecte qu'un
usager, dont le MSISDN est dans le fichier Message Waiting Data, est de nouveau
joignable ou si le mobile a de nouveau de la mémoire disponible pour
recevoir le SMS.
MAP-INFORM-SERVICE-CENTRE : Ce service est utilisé
entre le HLR et le SMSC afin que le HLR informe le SMSC que son adresse SS7
(titre global) est stockée dans le fichier Message Waiting Data. La
figure III.4 illustre le trafic de signalisation entre deux MSC.
Figure III.4 Envoi d'un SMS à un destinataire
joignable
Avec le service SM-MO, la station mobile envoie un message
court au SMSC. dans ce cas, le cheminement logique des messages courts est le
suivant : MSMSCSMSC (Figure III.4).
Lorsque l'utilisateur mobile souhaite envoyer un message
court, il doit indiquer le MSISDN du destinataire et l'adresse du SMSC.
L'adresse du SMSC est présente sur le module SIM.
L'émetteur remet le message court à son MSC/VLR
de rattachement (VMSC/VLR, Visited MSC/VLR) à travers la demande
SMS-SUBMIT.
Le MSC émet un message MAP-SEND-INFO-FOR-MO-SMS
à son VLR pour lui demander le numéro de téléphone
(MSISDN, Mobile Station ISDN Number) de l'émetteur et pour
vérifier qu'aucune restriction n'est imposée à cet
émetteur, e.g. SMS-Barring. Le VLR retourne alors une réponse
MAP-SEND-INFO-FOR-SMS-ack. Si la réponse est positive, le MSC
émet le message MAP-MOFORWARD-SHORTMESSAGE au SMSC. Ce message contient
l'adresse du SMSC, les numéros MSISDN de l'émetteur et du
destinataire, et le message court. Le message court est donc
véhiculé dans une transaction MAP. Le SMSC stocke le message et
les adresses dans sa mémoire.
Le SMSC demande des informations de routage du message au HLR
du destinataire du SMS à travers la requête
MAP-SENDROUTING-INFO-FOR-SM, informations qui lui permettent de relayer le
message au MSC approprié (MSC auquel est rattachée la station
mobile destinataire). Cette requête contient notamment le numéro
MSISDN du destinataire. Le HLR utilise ce numéro pour rechercher les
informations de routage qu'il retourne au SMSC à travers la
réponse MAP-SEND-ROUTING-INFO-FOR-SM-ack. Cette réponse contient
l'IMSI du destinataire et l'adresse du MSC de rattachement.
Le SMSC délivre le message court au MSC à
travers une requête MAP-MT-FORWARDSHORT-MESSAGE. Le MSC émet la
requête MAP-SEND-INFO-FOR-MT-SMS à son VLR en vue d'obtenir des
informations relatives au destinataire. Le paramètre passé dans
cette requête est l'IMSI du destinataire.
A partir de l'IMSI fourni par le MSC, le VLR identifie la zone
de localisation (LA, Location Area) du mobile destinataire. Le VLR lance alors
une procédure de paging, technique consistant à effectuer une
recherche sur l'ensemble de la zone où est susceptible de se trouver le
mobile demandé. La procédure de paging est initiée par le
VLR mais effectuée par le MSC. La station mobile destinataire
répond positivement. Le VLR retourne une réponse
MAP-SEND-INFO-FOR-MT-SMS-ack au MSC.
Le MSC relaye le message court à la station mobile
destinataire
via le message SMSDELIVER et reçoit un acquittement
SMS-
STATUS-REPORT. La figure III.5, montre l'exemple de dialogue
par signalisation entre MSC et MS au cours de recherche
(tentative) d'établissement d'une communication
figure III.5. Envoi d'un SMS à un destinataire
injoignable
Le destinataire s'est détaché du réseau.
Le MSC/VLR qui le prenait en charge conserve son profil dans son VLR et
positionne l'état de l'usager associé à "detached". Le HLR
n'est pas informé de l'événement.
Les messages de 1 à 7 sont identiques au cas où le
destinataire est joignable.
Si la station mobile destinataire est hors tension ou n'est
pas joignable car le mobile est dans une zone non couverte, le SMSC
reçoit du MSC/VLR destinataire un acquittement à son message
MAP-FTFORWARD-SHORT-MESSAGE indiquant la cause (Figure III.5).
numéro MSISDN du destinataire dans un fichier de
données des messages en attente (MWD File, Message Waiting Data File).
MWD consiste en une liste d'adresses de SMSC ayant des messages en attente de
livraison à la station mobile destinataire. Lorsque l'usager
s'enregistre ou redevient joignable, le MSC/VLR de rattachement de ce
destinataire envoie un message MAPREADY-FOR-SM au HLR car il avait reçu
un SMS qu' 'il n'avait pas pu délivrer au mobile.
Le HLR notifie alors le SMSC de la présence du mobile
destinataire à travers un message MAP-ALERT-SERVICE-CENTER.
Au vue de toutes les responsabilités affectées
à MSC, il s'avère nécessaire de prendre en compte le
calcul de dimensionnement du MSC
pour déterminer sa capacité réelle et
maximale de fonctionnement. La
limitation de cette capacité est
relative au prix de la licence qui varie
d'autans plus que le MSC est modulaire. A travers toutes
les
procédures des dialogues entre MSC, bases de données et
MS, l'on
s'aperçoit qu'outre les trafics des données
facturées (voix,
téléchargement, fax,
téléfax) que le MSC doit commuer, il ya aussi
celui de la
signalisation qu'il faut prendre en compte dans la
détermination de la capacité de MSC et de PPS.
C'est un aspect
important lié à l'utilisation des canaux de
contrôle d'une part (BSS) et
du MSC d'autre part dans NSS.
III.3 ETUDE DE LA CAPACITE DE PPS
Il est constitué de puissant microprocesseur, la
plateforme de prépaiement est utilisée dans les réseaux
GSM, pour exercer les
fonctions d'incrémentation et
décrémentation la taille de PPS dépendra
alors de sa
capacité en termes de débit d'informations à traiter et
du
temps réel de traitement. Et pourtant, aucun
opérateur ne voudrait
construire un réseau de faible
capacité. Ainsi, pour un nombre
important de communications à commuter à un
instant donné par le MSC ; le PPS doit à l'instant même
traiter cas par cas, donc répondre aux impératifs de billing
(taxation) dans le réseau.
D'où l'équilibre entre les capacités de MSC
et PPS est recherché pour un fonctionnement normal du réseau.
III.3.1 Numérisation du signal
Parallèlement aux microprocesseurs et aux micros
contrôleurs, les processeurs de traitement numérique du signal ont
bénéficié des énormes propres en rapidité et
en puissance de calculs des composants logiques intégrés
programmables. D'une manière générale, tous les
processeurs vérifient la loi de Moore.
Grâce à ses possibilités de traitement
rapide de certaines commandes numériques faisant appel à des
algorithmes complexes permettant ainsi le travail en << temps réel
». En utilisant des données numériques extraites d'un signal
on rend les systèmes de commande et de gestion électroniques
beaucoup plus fiables, et reproductibles. Là où il fallait des
réglages en électronique analogique, il suffit d'imposer une
valeur constante convenablement choisie dans un registre particulier du
composant. On fixe ainsi l'amplification ou la bande passante d'un filtre
numérique, et ceci de manière définitive.
III.3.2 Puissance de calcul d'un PPS
C'est un autre critère de classification des PPS. Cette
puissance de calcul dépend de la rapidité de l'exécution
des instructions, et donc de l'horloge. Dans un PPS, le MAC (Multiplicateur et
Accumulateur) calcule le produit de deux entrées codées sur N
bits, dans un temps << record » de 7ns à 150ns. Un cycle
d'horloge, le multiplicateur est obtenu de manière asynchrone. Le
résultat est chargé dans un accumulateur à 2x N bits.
L'utilisateur choisit de garder seulement les N bits de poids fort en simple
précision, et effectue alors une troncature ou alors l'ensemble de
résultat en double précision. Bien entendu, si le PPS est
à virgule flottante, l'effet de la troncature est moins gênant. La
méthode classique pour évaluer les performances d'un PPS est
basée sur sa vitesse d'exécution, encore faut-il trouver une
bonne définition de ce qu'est la vitesse d'exécution, ce qui
n'est pas forcement simple. Cette méthode de base consiste donc à
compter le nombre d'instructions effectuées par seconde. Un obstacle
apparaît alors, car une instruction ne signifie pas forcément la
même chose d'une famille de PPS à l'autre. Le tableau III.4
résume les principales définitions en usage.
Tableau III.4 illustre la puissance de calcul d'un
PPS
III.3.3 Méthode de dialogue entre MSC/PPS
MSC
2 3
Serveur applicatif
P
4
5
6
P
Serveur de tarification
1
Un commutateur a pour rôle d'établir les liaisons
entre les appelants et les appelés d'une façon automatique
c'est-à-dire sans aucune intervention humaine tandis que le calculateur
numérique PPS est un élément qui est le plus intelligent
du sous système réseau `'NSS» qui effectue les
opérations comme les calculs des appels et la taxation etc... , en outre
le PPS est un circuit ou système qui contient les informations relatives
à la taxation ou Billing. La figure III.6 représente la
méthode de dialogue appliquée entre MSC et PPS
1. Tentative d'appel ;
2. Interrogation pour vérifier le compte ou le solde
principal de l'abonné si les crédits peuvent suffire pour
effectuer une communication ;
3. réponse après la vérification du compte
de l'abonné appelant ;
4. décrémentation du compte de l'abonné
appelant ;
5. Ok ;
6. ouverture du circuit...
III.4 LES CONDITIONS D'EQUILIBRE DES CAPACITES DE MSC
ET
PPS DANS UN RESEAU CELLULAIRE GSM
III.4.1 Rôle de MSC dans la réalisation d'une
communication
Outre sont rôle primaire évoqué au point
III.3, le switch (commutateur) est un élément moins intelligent
du sous système réseau, s'occupe essentiellement de
l'acheminement des appels, après avoir reçu les instructions et
commandes provenant des bases de données sous forme des protocoles et
signalisation.
III.4.2 Rôles de PPS dans la réalisation d'une
communication
Le prepaid service est l'un des éléments les plus
intelligents du système GSM. Il contient les informations relatives sur
la plate forme
de prépaiement mobile et effectue aussi des calculs de
durée de
minutes consommée, lors de l'établissement
d'une communication. Il
est autrement appelé le serveur de
tarification qui fait la somme des
minutes consommées pendant une durée
indéterminée. Il gère tous ce
qui est de
caractéristique de calcul et facturation dans un réseau
mobile.
III.4.3 Condition d'équilibre des capacités
de MSC/PPS
Pour le bon fonctionnement des équipements du
réseau cellulaire que nous parlons dans notre présent travail,
tel que le commutateur du
réseau mobile (MSC) et le calculateur numérique
(PPS), il faut que leurs capacités soient équilibrées pour
éviter certains désagrément qui peuvent aussi perturber le
réseau en général.
données. Dans cette dernière partie de notre
travail nous nous basons sur les conditions d'équilibre du commutateur
et calculateur numérique PPS.
Nous avons trois conditions à développer :
> 1ère cas la capacité de MSC =
PPS ; > 2ème cas la capacité de MSC = PPS ; >
3ème cas la capacité de MSC PPS.
1ère cas la capacité MSC = PPS
Dans cette condition le réseau peut bien fonctionner
à condition qu'il ne fasse pas la saturation. Au cas où une telle
situation se présentait, il y aura des pertes de communication et l'on
parle souvent de la saturation du réseau. Ce qui nécessitera
l'ajout des modules dans le MSC avec achat de nouvelle licence et l'ajout de la
capacité de PPS. La figure III.7 illustre la capacité MSC=
PPS.
MSC
PPS
Fig.III.7. Illustration de la condition MSC = PPS
2ème cas la capacité MSC = PPS
Dans le deuxième cas les conditions d'équilibre
sont respectées et c'est parmi les méthodes les plus
utilisées. Dans cette condition d'équilibre, même si le MSC
atteint le nombre maximal de connexion le PPS est à même de bien
gérer les communications quand bien même que le MSC atteignait la
saturation. La figure III.8.montre la condition MSC = PPS.
55
Capacité du MSC
Réserve
Capacité du PPS
Réserve
Fig.III.8. Illustration de la condition MSC = PPS
3ème cas la capacité MSC PPS
Dans le troisième cas, le réseau va fonctionner
normalement mais avec une mauvaise condition. Si par exemple un grand nombre
d'abonnés appelait au même moment le MSC de son côté
va pouvoir commuter les appels normalement comme sa matricule de connexion est
disponible, sans tenir compte de la capacité de PPS. Lorsque le PPS
atteindra sa capacité maximale, le grand nombre de communications qui
sera trop supérieur a sa capacité entraînera son
disfonctionnement. Par exemple, si la capacité de MSC est de 800 GB et
PPS 500 GB, si le MSC arrive à plus de 500 GB, le PPS va céder. A
ce moment, tous les abonnés auront l'opportunité d'appeler sur
toutes les destinations, en outre passant le PPS. Donc le PPS va s'emballer
parce qu'il n'arrive plus à gérer le calcul et la facturation des
appels. Tous ces désagréments, c'est parce que leurs
capacités respectives ne sont pas équilibrées. La figure
III.9 illustre la condition MSC supérieur à PPS
Capacité de MSC
Dépassemen
Capacité de PPS
MSC
P
P
S
Fig.III.9 illustration de la condition MSC > PPS
III.5 Conclusion
Dans notre troisième chapitre nous avons exposé
les caractéristiques des équipements des types
évoqués et leurs méthodes de dialogue ainsi que leurs
conditions d'équilibre.
Cela après avoir parcouru les rôles joués
par chacun d'équipement qui contribue à la réalisation
d'une communication dans le réseau GSM. Partant des
spécificités de chacun d'eux, on comprend pourquoi ses
détails sont nécessaires tant dans le dimensionnement et la
détermination de leur capacités respectives.
Dans les conditions d'équilibre, il s'est
avéré nécessaire de bien définir ces
capacités pour un fonctionnement normal du sous système
réseau.
CONCLUSION GENERALE
Nous voici au terme de notre travail dans lequel, nous nous
sommes basés sur l'étude et condition d'équilibre des
capacités de MSC et PPS dans un réseau cellulaire de norme
GSM.
Dans notre travail, nous avons montré comment
établir l'équilibre afin d'éviter le disfonctionnement du
système qui entraînera les désagréments
déplorables dans un réseau entier et particulièrement dans
les applications du sous système réseau (NSS).
Pour augmenter la qualité de service et la
fiabilité du réseau, il faudrait que leurs capacités (MSC
et PPS) soient équilibrées. D'où la meilleure condition
est que la capacité du PPS soit toujours supérieure ou
égale à celle du MSC.
Au terme, il sied de signaler aussi que lors de planification
d'un réseau dans un pays ou dans une ville, il faut toujours tenir
compte de dimensionnement et de la normalisation des licences, parce que chacun
des équipements est tributaire de leurs capacités. Ce principe
reste la base de conception des réseaux cellulaires.
Etant donné que c'est une oeuvre humaine, et que cette
matière est très souvent confidentielle chez n'importe quel
opérateur, il serait malvenu de prétendre avoir
épuisé la quintessence de ce sujet. Nous sommes par contre ouvert
à toute remarque ou critique qui permettrait d'ajouter un plus pour
l'amélioration de la qualité de ce travail de fin
d'études
Références bibliographiques
1. Réseau GSM, Xavier lagrage, Hermès,
2004, pp. 1 à 200 ;
2. Les réseaux, Guy Pujolle, Eyrolles, 2001, pp. 1
à 100 et 130 à 180 ;
3. Réseaux et systèmes informatiques
mobiles, Samuel pierre, presses internationales polytechniques, 2003, pp. 1
à 190 ;
4. C.DEMOULIN et M.VAN DROOGENBROECK, principes de base du
fonctionnement du réseau GSM, édition 2005, pp. 1 à 28
;
5. J.L LANGLOIS, le GSM, édition 2003, pp. 2 à 19
;
6. Eddy NTEKEBA MONSENGO, cours de téléphonie
mobile, G3 RT, ISTA 2012 ;
7. Célestin MISILU, cours de commutation, G3 Com,
ISTA 2012. Sites web
1.
www.google.com
2.
www.wikipedia.com
3.
www.commentçamarche.net
Abréviations
AMPS: Advanced Mobile Phone System
APN: Access Point Name
ASCII: American Standard Code for Information Interchange
ASIG: Analogy Signal
AuC: Authentification Center
BCTL: Back phone Controlling Layer BDT: Back phone Digital trunk
Layer BHCA: Busy Hour Call Attemps BNEL: Back phone Network Layer BSC: Base
Station Controller
BSS AP: Base Station Sub-system Application
BTS: Base Transceiver Station CD: Call Detection
CDMA: Code Division Multiple Access
CEPT:Conférence Européenne des Postes et
Télécommunication CUG: Closed Users Groupe
DSN: Digital Switching Network
DSNI: Digital Switching Network Interface
DSP : Digital Signal Processing DTI: Digital trunk Interface
EDGE : Enhanced Data rate for GSM Evolution
EIR: Equipment Identity Register FBI: Fiber Interface
FDMA: Frequency Division Multiple Access
GMSC : Gateway Mobile Switching Center
GMSL: Genomic Messaging System Language
GPRS: General Packet Radio Service GPS: Global Positioning
System
GSM: Global System for Mobile communication
HDB3: High Density Bipolar 3 HLR: Home Location Register IMEI
: International Mobile Station Equipement Identity
IMSI : International Mobile Subscriber Identity
IP: Internet Protocol
ISO: International Organization for Standardization
|
60
LMT: Lustre Monitoring Tool
MAP: Mobile Application Part
MCC: Mobile Country Code
MIC: Modulation par Impulsion et Codage MNC: Mobile Network
Code
MPM: MSC Processing Module
MS: Mobile Station
MSC: Mobile Switching Center
MSISDN: Mobile Station International Subscriber Directory
Number
MSRN : Mobile Station Roaming Number MWD: Message Waiting Data
NMC : Network and Maintenance Center NRZ: Non Return to Zero
NSS: Network Sub System
OMC: Operation and Maintenance Center
OMC-R: Operation and Maintenance Center Radio
OMC-S: Operation and Maintenance Center System
OSI: Open Systems Interconnection OSS: Operation Sub System
OSS: Operation Support Sub-system
PEPD: Peripheral Environment Parameter Detector
PIN: Personal Identification Number PLMN : Public Land and Mobile
Network PPS: Platform Prepaid Service
PS: Point Sémaphore
PSTN: Public Switched Telephone Network PTS: Points de Transfert
Sémaphore
PUK: PIN Unlock Key
QoS: Qualité de service
RNIS : Réseau Numérique a l'Intégration de
Service
RTC : Réseau Téléphonique Commuté
RTCP : Réseau Téléphonique Commuté
Public
SGSN: Serving GPRS Support Node SIM: Subscriber Identity Module
SMEN: Shared Memory
SMS : Short Message Service
SMSC: Short Message Service Center SS7: Signaling System 7
SYCK: Clock Synchronization
|
TDMA: Time Division Multiple Access
TMSI : Temporary Mobile Subscriber Identity TRAU: Trancoder Rate
Adaptator Unit
TRX: Transceiver
UC: Unité de Commande
UIT : Union International des Télécommunications
UMTS: Universal Mobile Telecommunication system UT: Unité de
Traitement
VLR: Visitor Location Register
VMS: Voice Mail Service
WAP: Wireless Application
W-CDMA: Wade band Code Division Multiple Access
Table de matières
Epigraphe~~~~.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ i
Dédicace~.~~~~.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~
ii Remerciement~~~~~.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~ iii
Introduction générale~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~.~
1
1. Bref Historique~~~~~~~~~~~~~ ~~~~.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.~~1
2. Problématique~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2
3. Objectif~~~~.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2
4.
Méthodologie~~~~~~~~~~~.~~~~~~~.~~~~~~~.~~~~~~~~~~~~~~.4 5.Subdivision
du travail 4
CHAP I : STRUCTURE ET FONCTIONNEMENT DU REASEAU GSM~ ~~ 5
I.1 Introduction 5
I.2 Le Sous Système Radio (BSS : Base Station
Sub-system)~~~~~~~~~~~~~~~~.6 I.2.1 Fonction de la
BTS~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 8
I.2.2 Fonctions du BSC~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
~9
I.2.3 TRAU (Transcoder Rate Adaptator Unit) 10
I.2.4 Interface radio~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 11
I.3 Le sous système réseau (NSS : Network Sub
System)~~~~~~~~~~~~~~~~~ 15
I.3.1 Fonction de Mobile Service Switching Center (MSC)~~~
~~~~~~~~~~~~~ 17
I.3.2 Fonction de HLR (Home Location Register)~~~~~~
~~~~~~~~~~~~~~~~18 I.3.3 Fonction de VLR (Visitor Location Register)~~~~~.~
~~~~~~~~~~~~~~~ 18
I.3.4 Fonction de AuC (Authentification Center)~~~~~~~~~.~ 19
I.3.5 Fonction de EIR (Equipement Identity
Register)~~~.~~~~~~~~~~~~~~~~ 21
I.3.6 Fonction de PPS (Plateform Prepaid
Service)~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 21
I.3.7 Fonction de GMSC (Gateway MSC)~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
22
I.3.8 Représentation des interfaces du NSS 22
I.4 Sous système d'exploitation et maintenance
(OSS)~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 22
I.5 Conclusion~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
23 CHAPITRE II. METHODE ET PRINCIPE D'EQUILIBRE ENTRE LES CAPACITES DE MSC
ET
PPS~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.24
II.1 Introduction 24
II.2 GENERALITE SUR LE MSC~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
24 II.2.1 DEFINITION~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.24 II.2.2
Fonctionnement~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~.24 II.2.2.1 Le
réseau sémaphore SS7~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~.25
II.2.3 La structure physique du MSC~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 26 II.2.3.1
Fonctions des modules du MSC~~~~~~~~~~~~~.~~~~~~~~~~~~~~~.27 II.2.3.2 Structure
logicielle du MSC~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~.28 II.2.3.3
Fonctionnement et service du MSC~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 29
II.3 Généralités sur le calculateur
numérique PPS~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 29
II.3.1 Fonction mémoire 31
II.3.1.1
Définitions~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 31
II.3.2 L'unité de
traitement~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 31
II.3.2.1 Structure interne~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.~~~~~~~~~~~~~~~~
31
II.3.3. Gestion de
tarification~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 33
II.3.3.1. Classe
débit~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 34
II.3.3.2. Système de
paiement~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 34
III.3.3.3 Prepaid service~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
35
II.4 Conclusion~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 37
CHAPITRE III. CONDITION D'EQUILIBRE DES CAPACITES DE
PPS ET MSC DANS UN RESEAU
GSM~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 38
Introduction~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.38 III.1 ETUDE DE
LA CAPACITES DE MSC~~~~~~~~~~~.~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~ 38 III.1.1.
Dimensionnement du MSC~~~~~~~~~~~~~~~~.~~~~~~~~~~~~ ~~~~~ 38 III.1.2
Procédure d'établissement d'une communication~~~
40
III.1.3 Traitement des informations par le
MSC~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 41 III.1.4. Programmation des MSC dans
les applications de commutation et de gestion des bases de
données~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~.42
III.1.4.1 Gestion de la mobilité~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
~~~~~~42 III.1.4.2 Gestion des services
complémentaires~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~ 42 III.1.4.3 Gestion
du Handover inter-MSC~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~ 43 III.1.4.4
Services de traitement d'appel~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.~~~~~~ 45
III.1.4.5 Service SMS~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 46
III.2.
ETUDE DE LA CAPACITE DE PPS~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~ 51 III.2.1.
Numérisation du signal~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.~~~~~ 51
III.2.2 Puissance de calcul d'un PPS~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~
52
III.2.3 Méthode de dialogue entre
MSC/PPS~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 53
III.3 LES CONDITIONS D'EQUILIBRE DES
CAPACITES DE MSC ET PPS DANS UN RESEAU CELLULAIRE
GSM~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.~~~53
III.3.1 Role de MSC dans la réalisation d'une
communication~~~~~~~~~~~~~ ~~~~ ~.54 III.3.2 Rôles de PPS dans la
réalisation d'une communication.~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~ 54 III.3.4.
Condition d'équilibre des capacités de MSC/PPS 57
III.4.
Conclusion~~~~~.~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.~~~ ~~~~~~.~~~.58 CONCLUSION
GENERALE~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~ ~~~~59
Référence~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.~~~~~~~~~~.~~~
60
Abréviations~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.~~~~~~~~~~
~~~~~~~~~~~~ ~.61
Table des matières~~~~~~~~ 63