Introduction aux rseaux mobiles Retour sur un Mooc
Introduction aux réseaux mobiles Retour sur un Mooc MGDB - JM 2015 Bures/Yvette
• Les différentes générations et les fréquences • L’architecture GSM : les composants et les protocoles • Une approche analytique simplifiée des réseaux cellulaires • • La notion de motif Le débit et le rapport signal sur bruit Le rapport sur interférence Les différentes zones de fonctionnement • L’identité cellulaire et la gestion de la mobilité • L’appel téléphonique • Le handover PLAN
Générations Services principaux Noms (1) Type (2) Périodes 1 Téléphonie R 2000, NMT, . . FDMA 1980 -1995 2 Téléphonie, SMS GSM TDMA 1995 - Téléphonie, SMS Accès IP à 100 kb/s GPRS-EDGE + accès paquet et nouvelle modulation 2000 - 3 Téléphonie, SMS Accès IP à 1 Mb/s UMTS CDMA 2002 - 3. 9 Téléphonie, SMS Accès IP à 10 Mb/s HSDPA CDMA + accès paquet + nlle modulation 2008 - 4 Accès IP à 100 Mb/s Avec faible latence LTE, LTE advanced OFDMA 2010 - 2. 5 (1) Nom de la technologie en Europe (2) Type d’accès sur la voie radio Les différentes générations et les fréquences
La technologie est différente de la gamme de fréquence 800 MHg <= f <= 3 GHz (1) • Possession des fréquences : l’Etat • Attribution des fréquences : l’ARCEP (Autorité de Régulation des Communications Electroniques et des Postes (1) f = La fréquence Les différentes générations et les fréquences
• Le terminal mobile (Mobile Station) • • L Les stations de base BTS (Base Tranceiver Station ) • Les commutateurs BSC (Base Station Controler ) MSC (Mobile-services Switching Center) • Les bases de données HLR (Home Location Register) VLR (Visitor Location Register) L’architecture GSM : les composants et les protocoles
• SS 7 (Signalisation Semaphore 7) : réseau de signalisation qui permet le dialogue entre commutateurs lors d’un appel téléphonique (ISUP) sémaphore n° 7 qui repose sur la commutation par paquets • MTP (Message Transfert Part) : pile de protocoles • ISUP (ISDM User Part) : protocole de téléphonie • MAP (Mobile Application Part) : gestion de la mobilité des terminaux • SCCP (Signalisation Connection Control Part) : l’interconnexion de différents réseaux au niveau international • TCAP (Transaction Capabilities Application Protocol) : gestion des transactions avec les bases de données. L’architecture GSM : les composants et les protocoles
Pile du protocole SS 7 ISUP MAP TCAP SCCP MTP 3(réseaux) MTP 3 MTP 2(liaison) MTP 2 MTP 1(physique) MTP 1 MSC/VLR HLR L’architecture GSM : les composants et les protocoles
L’architecture GSM : les composants et les protocoles
• Je dispose d’un fréquence W • Où dois-je disposer mes stations de base ? • Comment optimiser mon débit pour une couverture maximum dans un environnement non homogène ? • Résultat espéré : • Couvrir en continue un territoire très large par un découpage invisible • Utiliser le débit adapté aux services à fournir avec une faible latence • Optimiser mon réseau pour un moindre coût L’approche analytique des réseaux cellulaires
Le coût du réseau est proportionnel aux sites installés : location + liaison réseau + maintenance. Utiliser une antenne tri-sectorisée va permettre de couvrir 3 cellules avec un site et donc de diviser par 3 le coût du réseau. L’approche analytique des réseaux cellulaires La notion de motif
Il y a rarement de visibilité directe entre l’émetteur et le récepteur Le bruit : N = Wk. T k = 1. 38 * 10 ^-23 J/k , T = température en Kelvin, W = largeur de bande en Hz pour GSM, N-1. 1 * 10^-15 = 1. 09. 10^-15 Watt soit -119 d. Bm W=270 k. Hz, T=293 K, L’amplificateur GSM possède un bruit de 5 d. B Le niveau de bruit du terminal GSM : N = -119 d. BM + 5 d. B = -114 d. Bm Si un terminal reçoit une puissance de -100 d. Bm alors SNR = -100 -(-114) = 14 d. B C’est le principal indicateur de la qualité d’une liaison. Le débit maximal (bit/s/Hz) que l’on peut atteindre se calcule avec le théorème de Shannon-Hartley : R = W log 2 ( 1 + S/R) ou bien R/W = log 2(1+S/N) appelé aussi la capacité de Shannon L’approche analytique des réseaux cellulaires Débit et rapport signal sur bruit
Le rapport signal sur interférence : C/I = 1/Σj(r/rj)^α Si le nombre de motif (K) augmente, la distance rj augmente car les distances des cellules sont de plus en plus distantes. C/I quand r car si le terminal s’éloigne de la BTS le signal C et le terminal se rapproche d’une autre BTS et l’interférence I . Si K alors C/I L’interférence peut être plus importante que le signal utile L’approche analytique des réseaux cellulaires Rapport sur interférence
1 G 2 G 3 G 4 G LTE Type analogique numérique CDMA(3) OFDM(4) Seuil C/I 18 d. B 12 d. B (1) - 12 d. B (2) -5, -3 d. B Motif K 21 12 1 (1) Introduction de codes correcteurs (2) Utilisation d’un étalement de spectre qui permet de recevoir un signal alors qu’il est noyé dans le bruit. (3) CDMA : Code Division Multiple Access , abandonné avec la 4 G (4) OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiple. Utilise une large bande, des correcteurs. Gestion dynamique de l’interférence. L’approche analytique des réseaux cellulaires Les différentes zones de fonctionnement
• 06 12 345 678 MSISDN Number (1) 15 chiffres maximum CC : Country Code NDC : National Destination Code SN : Subscriber Number IMSI (2) est stocké dans la carte SIM(3) du téléphone. 15 chiffres maximum MCC : Mobile Country Code MNC : Mobile Network Code MSIN : Mobile Subscriber Identification Number (1) MSISDN Number (Mobile Subscriber ISDN Number) (2) IMSI International Mobile Subscriber Identity (3) SIM Subscriber Identity Module L’identité cellulaire et gestion de la mobilité
• Authentification par secret partagé sur 128 bits entre le terminal (carte Sim) et de l’Au. C (1) : algorithme A 3 et génération d’une clé de session sur 64 bits avec l’algorithme A 8 • Chiffrement des données et de la signalisation avec la clé de session et utilisation de l’algorithme A 5 pour chiffrer les trames de communication entre le mobile et le réseau • Allocation dynamique d’une identité temporaire, TMSI (2) pour préserver la confidentialité de l’abonné. (1) Au. C Authentification Center (2) TIMSI Temporary Mobile Subscriber Identity (4 octets) L’identité cellulaire et gestion de la mobilité
L’identité cellulaire et gestion de la mobilité
Mise sous tension du teminal mobile L’identité cellulaire et gestion de la mobilité
Changement de zone de localisation Mise hors tension du terminal mobile L’identité cellulaire et gestion de la mobilité
Appel sortant entre un terminal mobile et un téléphone fixe L’appel téléphonique
• Pourquoi un handover ? • Changement de cellule • Décision de l’opérateur pour un équilibre de charge d’une station de base à une autre • Les phases : • Les mesures : du Terminal BTS BSC décision de Handover • La préparation : BSC (choix de la BTS cible et le canal à activer) • L’exécution : le terminal reçoit les caractéristiques du handover est prêt à l’exécuter et envoie un signal à la BTS cible pour vérification • La finalisation : l’ancien canal est acquitté et la communication va s’établir entre le terminal et la nouvelle BTS Le handover
• https: //www. france-universite-numerique-mooc. fr/cours/ L'ensemble du cours est sous licence creative common. • Xavier Lagrange : http: //perso. telecom-bretagne. eu/xavierlagrange/ • Alexander Pelov : http: //perso. telecom-bretagne. eu/alexanderpelov/ • Gwendal Simon : http: //perso. telecom-bretagne. eu/gwendalsimon/ Valérie Vergez : Coordonnatrice du MOOC. Le MOOC
Merci de n’avoir pas raccroché !!
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