GSM - Guide rapide

Si vous êtes en Europe ou en Asie et que vous utilisez un téléphone portable, vous utilisez probablement la technologie GSM dans votre téléphone mobile. C'est une technologie mobile largement utilisée dans le monde.

Qu'est-ce que le GSM?

GSM signifie Global System pour MCommunication obile. Il s'agit d'une technologie cellulaire numérique utilisée pour la transmission de services vocaux et de données mobiles. Les faits importants concernant le GSM sont donnés ci-dessous -

• Le concept de GSM a émergé d'un système de radiocommunication mobile basé sur les cellules des laboratoires Bell au début des années 1970.

• GSM est le nom d'un groupe de normalisation créé en 1982 pour créer une norme européenne commune de téléphonie mobile.

• Le GSM est la norme de télécommunications la plus largement acceptée et elle est mise en œuvre dans le monde entier.

• Le GSM est un système à commutation de circuits qui divise chaque canal de 200 kHz en huit intervalles de temps de 25 kHz. Le GSM fonctionne sur les bandes de communication mobile 900 MHz et 1800 MHz dans la plupart des régions du monde. Aux États-Unis, le GSM fonctionne dans les bandes 850 MHz et 1900 MHz.

• GSM détient une part de marché de plus de 70% des abonnés cellulaires numériques dans le monde.

• Le GSM utilise la technique d'accès multiple par répartition dans le temps à bande étroite (TDMA) pour transmettre des signaux.

• Le GSM a été développé en utilisant la technologie numérique. Il a la capacité de transporter de 64 kbps à 120 Mbps de débits de données.

• Actuellement, le GSM prend en charge plus d'un milliard d'abonnés mobiles dans plus de 210 pays à travers le monde.

• GSM fournit des services voix et données de base à avancés, y compris un service d'itinérance. L'itinérance est la possibilité d'utiliser votre numéro de téléphone GSM dans un autre réseau GSM.

GSM numérise et compresse les données, puis les envoie via un canal avec deux autres flux de données utilisateur, chacun dans son propre créneau horaire.

Pourquoi GSM?

Vous trouverez ci-dessous les caractéristiques du GSM qui expliquent sa popularité et sa large acceptation.

• Efficacité spectrale améliorée

• L'itinérance internationale

• Postes mobiles et stations de base (BS) à bas prix

• Discours de haute qualité

• Compatibilité avec le réseau numérique à intégration de services (RNIS) et les autres services des compagnies de téléphone

• Prise en charge de nouveaux services

Histoire GSM

Le tableau suivant présente quelques-uns des événements importants du déploiement du système GSM.

Ans	Événements
1982	La Conférence des postes et télégraphes européens (CEPT) crée un groupe GSM pour élargir les normes d'un système mobile cellulaire paneuropéen.
1985	Une liste de recommandations à générer par le groupe est acceptée.
1986	Réalisation de tests sur le terrain pour vérifier les différentes techniques radio recommandées pour l'interface radio.
1987	L'accès multiple par répartition dans le temps (TDMA) est choisi comme méthode d'accès (avec accès multiple par répartition en fréquence [FDMA]). Le protocole d'accord initial (MoU) est signé par des opérateurs de télécommunications représentant 12 pays.
1988	Le système GSM est validé.
1989	L'Institut européen des normes de télécommunications (ETSI) s'est vu confier la responsabilité des spécifications GSM.
1990	La phase 1 des spécifications GSM est livrée.
1991	Le lancement commercial du service GSM a lieu. Les spécifications de la DCS1800 sont finalisées.
1992	L'ajout des pays qui ont signé le protocole d'accord GSM a lieu. La couverture s'étend aux grandes villes et aux aéroports.
1993	La couverture des services GSM des routes principales commence en dehors de l'Europe.
1994	Lancement des capacités de transmission de données. Le nombre de réseaux passe à 69 dans 43 pays à la fin de 1994.
1995	La phase 2 des spécifications GSM se produit. La couverture est étendue aux zones rurales.
1996	Juin - 133 réseau opérationnel dans 81 pays.
1997	Juillet− 200 réseau opérationnel dans 109 pays, environ 44 millions d'abonnés dans le monde.
1999	Le protocole d'application sans fil (WAP) a vu le jour et est devenu opérationnel dans 130 pays avec 260 millions d'abonnés.
2000	Le service général de radiocommunication par paquets (GPRS) a vu le jour.
2001	En mai 2001, plus de 550 millions de personnes étaient abonnés aux télécommunications mobiles.

Un réseau GSM comprend de nombreuses unités fonctionnelles. Ces fonctions et interfaces sont expliquées dans ce chapitre. Le réseau GSM peut être largement divisé en -

• La station mobile (MS)

• Le sous-système de la station de base (BSS)

• Le sous-système de commutation de réseau (NSS)

• Le sous-système de soutien aux opérations (OSS)

GSM - La station mobile

Le MS se compose de l'équipement physique, tel que l'émetteur-récepteur radio, les processeurs d'affichage et de signaux numériques, et la carte SIM. Il fournit l'interface radio à l'utilisateur dans les réseaux GSM. À ce titre, d'autres services sont également fournis, notamment:

• Téléservices vocaux

• Services de support de données

• Les services complémentaires des fonctionnalités

Le MS fournit également le récepteur pour les messages SMS, permettant à l'utilisateur de basculer entre l'utilisation de la voix et des données. De plus, le mobile facilite l'accès aux systèmes de messagerie vocale. Le MS permet également d'accéder aux différents services de données disponibles dans un réseau GSM. Ces services de données comprennent -

• Commutation de paquets X.25 via une connexion commutée synchrone ou asynchrone vers le PAD à des vitesses généralement de 9,6 Kbps.

• General Packet Radio Services (GPRS) utilisant une méthode de transfert de données X.25 ou IP à une vitesse allant jusqu'à 115 Kbps.

• Données à commutation de circuits à haute vitesse à des vitesses allant jusqu'à 64 Kbps.

Nous discuterons plus en détail des services GMS dans GSM - User Services.

Qu'est-ce que SIM?

La carte SIM offre une mobilité personnelle afin que l'utilisateur puisse avoir accès à tous les services souscrits indépendamment de l'emplacement du terminal et de l'utilisation d'un terminal spécifique. Vous devez insérer la carte SIM dans un autre téléphone cellulaire GSM pour recevoir des appels sur ce téléphone, passer des appels à partir de ce téléphone ou recevoir d'autres services souscrits.

GSM - Le sous-système de la station de base (BSS)

Le BSS est composé de deux parties -

• La station d'émetteur-récepteur de base (BTS)

• Le contrôleur de station de base (BSC)

Le BTS et le BSC communiquent via l'interface Abis spécifiée, permettant des opérations entre des composants fabriqués par différents fournisseurs. Les composants radio d'un BSS peuvent être constitués de quatre à sept ou neuf cellules. Un BSS peut avoir une ou plusieurs stations de base. Le BSS utilise l'interface Abis entre le BTS et le BSC. Une ligne à grande vitesse distincte (T1 ou E1) est ensuite connectée du BSS au Mobile MSC.

La station d'émetteur-récepteur de base (BTS)

Le BTS héberge les émetteurs-récepteurs radio qui définissent une cellule et gère les protocoles de liaison radio avec la MS. Dans une grande zone urbaine, un grand nombre de BTS peuvent être déployés.

Le BTS correspond aux émetteurs-récepteurs et antennes utilisés dans chaque cellule du réseau. Un BTS est généralement placé au centre d'une cellule. Sa puissance d'émission définit la taille d'une cellule. Chaque BTS a entre 1 et 16 émetteurs-récepteurs, en fonction de la densité d'utilisateurs dans la cellule. Chaque BTS sert de cellule unique. Il comprend également les fonctions suivantes -

• Encodage, cryptage, multiplexage, modulation et transmission des signaux RF à l'antenne

• Transcodage et adaptation de débit

• Synchronisation de l'heure et de la fréquence

• Voix via des services plein ou demi-tarif

• Décodage, décryptage et égalisation des signaux reçus

• Détection d'accès aléatoire

• Avances chronométrées

• Mesures de canal de liaison montante

Le contrôleur de station de base (BSC)

Le BSC gère les ressources radio pour un ou plusieurs BTS. Il gère la configuration des canaux radio, les sauts de fréquence et les transferts. Le BSC est la connexion entre le mobile et le MSC. Le BSC traduit également le canal vocal de 13 Kbps utilisé sur la liaison radio en canal standard de 64 Kbps utilisé par le réseau téléphonique public commuté (PSDN) ou RNIS.

Il attribue et libère des fréquences et des intervalles de temps pour la station mobile. Le BSC gère également le transfert intercellulaire. Il contrôle la transmission de puissance du BSS et du MS dans sa zone. La fonction du BSC est d'allouer les intervalles de temps nécessaires entre le BTS et le MSC. C'est un appareil de commutation qui gère les ressources radio.

Les fonctions supplémentaires comprennent:

• Contrôle des sauts de fréquence

• Effectuer une concentration du trafic pour réduire le nombre de lignes du MSC

• Fournir une interface avec le centre d'exploitation et de maintenance pour le BSS

• Réallocation des fréquences entre les BTS

• Synchronisation de l'heure et de la fréquence

• Gestion de l'alimentation

• Mesures de retard des signaux reçus de la MS

GSM - Le sous-système de commutation de réseau (NSS)

Le système de commutation de réseau (NSS), dont la partie principale est le centre de commutation mobile (MSC), effectue la commutation des appels entre le mobile et les autres utilisateurs du réseau fixe ou mobile, ainsi que la gestion des services mobiles tels que l'authentification.

Le système de commutation comprend les éléments fonctionnels suivants -

Registre de localisation du domicile (HLR)

Le HLR est une base de données utilisée pour le stockage et la gestion des abonnements. Le HLR est considéré comme la base de données la plus importante, car il stocke des données permanentes sur les abonnés, y compris le profil de service d'un abonné, les informations de localisation et l'état d'activité. Lorsqu'un individu achète un abonnement sous forme de SIM, toutes les informations relatives à cet abonnement sont enregistrées dans le HLR de cet opérateur.

Centre de commutation de services mobiles (MSC)

Le composant central du sous-système réseau est le MSC. Le MSC effectue la commutation des appels entre le mobile et d'autres utilisateurs du réseau fixe ou mobile, ainsi que la gestion des services mobiles tels que l'enregistrement, l'authentification, la mise à jour de l'emplacement, les transferts et le routage des appels vers un abonné itinérant. Il remplit également des fonctions telles que la billetterie de péage, l'interfaçage du réseau, la signalisation de canal commun, etc. Chaque MSC est identifié par un identifiant unique.

Registre de localisation des visiteurs (VLR)

Le VLR est une base de données qui contient des informations temporaires sur les abonnés dont le MSC a besoin pour desservir les abonnés en visite. Le VLR est toujours intégré au MSC. Lorsqu'une station mobile se déplace dans une nouvelle zone MSC, le VLR connecté à ce MSC demandera des données sur la station mobile au HLR. Plus tard, si la station mobile effectue un appel, le VLR aura les informations nécessaires pour l'établissement de l'appel sans avoir à interroger le HLR à chaque fois.

Centre d'authentification (AUC)

Le Centre d'authentification est une base de données protégée qui stocke une copie de la clé secrète stockée dans la carte SIM de chaque abonné, qui est utilisée pour l'authentification et le chiffrement du canal radio. L'AUC protège les opérateurs de réseau contre différents types de fraude rencontrés dans le monde cellulaire actuel.

Registre d'identité de l'équipement (EIR)

Le registre d'identité d'équipement (EIR) est une base de données qui contient une liste de tous les équipements mobiles valides sur le réseau, où son identité internationale d'équipement mobile (IMEI) identifie chaque MS. Un IMEI est marqué comme invalide s'il a été signalé volé ou s'il n'est pas homologué.

GSM - Le sous-système d'assistance aux opérations (OSS)

Le centre d'exploitation et de maintenance (OMC) est connecté à tous les équipements du système de commutation et au BSC. La mise en œuvre de l’OMC s’appelle le système d’exploitation et de soutien (OSS).

Voici quelques-unes des fonctions OMC -

• Administration et exploitation commerciale (abonnement, terminaux, tarification et statistiques).

• Gestion de la sécurité.

• Configuration du réseau, fonctionnement et gestion des performances.

• Tâches de maintenance.

Les fonctions d'exploitation et de maintenance sont basées sur les concepts du réseau de gestion des télécommunications (RGT), qui est normalisé dans la série UIT-T M.30.

Voici la figure qui montre comment le système OMC couvre tous les éléments GSM.

L'OSS est l'entité fonctionnelle à partir de laquelle l'opérateur de réseau surveille et contrôle le système. Le but de l'OSS est d'offrir au client une assistance économique pour les activités d'exploitation et de maintenance centralisées, régionales et locales requises pour un réseau GSM. Une fonction importante de l'OSS est de fournir une vue d'ensemble du réseau et de soutenir les activités de maintenance des différentes organisations d'exploitation et de maintenance.

Une vue schématique simple de l'architecture GSM est donnée ci-dessous -

Les composants supplémentaires de l'architecture GSM comprennent des bases de données et des fonctions de systèmes de messagerie -

• Registre de localisation du domicile (HLR)

• Registre de localisation des visiteurs (VLR)

• Registre d'identité de l'équipement (EIR)

• Centre d'authentification (AuC)

• Centre de service SMS (SMS SC)

• Passerelle MSC (GMSC)

• Centre de chargeback (CBC)

• Transcodeur et unité d'adaptation (TRAU)

Le schéma suivant montre le réseau GSM avec les éléments ajoutés -

La MS et le BSS communiquent via l'interface Um. Il est également connu sous le nom d'interface radio ou de liaison radio . Le BSS communique avec le centre NSS (Network Service Switching) via l' interface A.

Zones de réseau GSM

Dans un réseau GSM, les zones suivantes sont définies -

• Cell- Cell est la zone de service de base; un BTS couvre une cellule. Chaque cellule reçoit une identité globale de cellule (CGI), un numéro qui identifie de manière unique la cellule.

• Location Area- Un groupe de cellules forme une zone de localisation (LA). Il s'agit de la zone qui est paginée lorsqu'un abonné reçoit un appel entrant. Chaque LA se voit attribuer une identité de zone d'emplacement (LAI). Chaque LA est desservie par un ou plusieurs BSC.

• MSC/VLR Service Area - La zone couverte par un MSC est appelée zone de service MSC / VLR.

• PLMN- La zone couverte par un opérateur de réseau est appelée le réseau mobile terrestre public (PLMN). Un PLMN peut contenir un ou plusieurs MSC.

Les exigences des différents systèmes PCS (Personal Communication Services) diffèrent pour chaque réseau PCS. Les caractéristiques essentielles de la spécification GSM sont énumérées ci-dessous -

Modulation

La modulation est le processus de transformation des données d'entrée dans un format approprié pour le support de transmission. Les données transmises sont démodulées à leur forme d'origine à l'extrémité de réception. Le GSM utilise la méthode de modulation GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying).

Méthodes d'accès

Le spectre radio étant une ressource limitée qui est consommée et répartie entre tous les utilisateurs, GSM a conçu une combinaison de TDMA / FDMA comme méthode pour diviser la bande passante entre les utilisateurs. Dans ce processus, la partie FDMA divise la fréquence de la largeur de bande totale de 25 MHz en 124 fréquences porteuses d'une largeur de bande de 200 kHz.

Chaque BS se voit attribuer une ou plusieurs fréquences, et chacune de ces fréquences est divisée en huit intervalles de temps en utilisant un schéma TDMA. Chacun de ces créneaux est utilisé à la fois pour la transmission et la réception de données. Ces créneaux sont séparés par le temps afin qu'une unité mobile ne transmette et ne reçoive pas de données en même temps.

Taux de transmission

Le débit de symboles total pour GSM à 1 bit par symbole dans GMSK produit 270,833 K symboles / seconde. Le débit de transmission brut d'un créneau horaire est de 22,8 Kbps.

Le GSM est un système numérique avec un débit binaire en direct de 270 kbps.

Bande de fréquence

le uplink frequency rangespécifié pour GSM est de 933 à 960 MHz (bande de base 900 MHz uniquement). ledownlink frequency band 890-915 MHz (bande de base 900 MHz uniquement).

Espacement des canaux

L'espacement des canaux indique l'espacement entre les fréquences porteuses adjacentes. Pour le GSM, il est de 200 kHz.

Codage de la parole

Pour le codage ou le traitement de la parole, le GSM utilise le codage prédictif linéaire (LPC). Cet outil compresse le débit binaire et donne une estimation des paramètres vocaux. Lorsque le signal audio passe à travers un filtre, il imite le conduit vocal. Ici, la parole est encodée à 13 kbps.

Distance duplex

La distance duplex est l'espace entre les fréquences de liaison montante et de liaison descendante. La distance duplex pour le GSM est de 80 MHz, où chaque canal a deux fréquences distantes de 80 MHz.

Divers

• Frame duration - 4,615 mS

• Duplex Technique - Mode d'accès FDD (Frequency Division Duplexing) anciennement connu sous le nom de WCDMA.

• Speech channels per RF channel - 8.

Le GSM traite les utilisateurs et l'équipement de différentes manières. Les numéros de téléphone, les abonnés et les identifiants d'équipement font partie de ceux connus. Il existe de nombreux autres identificateurs qui ont été bien définis, qui sont nécessaires pour la gestion de la mobilité de l'abonné et pour adresser les éléments de réseau restants. Les adresses et identifiants vitaux utilisés dans le GSM sont traités ci-dessous.

Identité internationale d'équipement de station mobile (IMEI)

L'identité internationale d'équipement de station mobile (IMEI) ressemble plus à un numéro de série qui identifie distinctement une station mobile au niveau international. Celui-ci est attribué par le fabricant de l'équipement et enregistré par l'opérateur de réseau, qui le stocke dans le registre d'identité de l'équipement (EIR). Au moyen d'IMEI, on reconnaît les équipements obsolètes, volés ou non fonctionnels.

Voici les parties de IMEI -

• Type Approval Code (TAC) - 6 décimales, attribuées au centre.

• Final Assembly Code (FAC) - 6 décimales, attribuées par le fabricant.

• Serial Number (SNR) - 6 décimales, attribuées par le fabricant.

• Spare (SP) - 1 décimale.

Ainsi, IMEI = TAC + FAC + SNR + SP. Il caractérise de manière unique une station mobile et donne des indices sur le fabricant et la date de fabrication.

Identité internationale de l'abonné mobile (IMSI)

Chaque utilisateur enregistré possède une identité internationale d'abonné mobile (IMSI) originale avec un IMEI valide stocké dans son module d'identité d'abonné (SIM).

IMSI comprend les parties suivantes -

• Mobile Country Code (MCC) - 3 décimales, normalisées au niveau international.

• Mobile Network Code (MNC) - 2 décimales, pour l'identification unique du réseau mobile dans le pays.

• Mobile Subscriber Identification Number (MSIN) - Maximum 10 décimales, numéro d'identification de l'abonné dans le réseau mobile domestique.

Numéro RNIS de l'abonné mobile (MSISDN)

Le numéro de téléphone authentique d'une station mobile est le numéro RNIS de l'abonné mobile (MSISDN). Sur la base de la carte SIM, une station mobile peut avoir de nombreux MSISDN, car chaque abonné se voit attribuer respectivement un MSISDN distinct sur sa carte SIM.

Vous trouverez ci-dessous la structure suivie par les catégories MSISDN, telles qu'elles sont définies sur la base du plan de numérotation RNIS international -

• Country Code (CC) - Jusqu'à 3 décimales.

• National Destination Code (NDC) - Généralement 2-3 décimales.

• Subscriber Number (SN) - Maximum 10 décimales.

Numéro d'itinérance de la station mobile (MSRN)

Le numéro d'itinérance de station mobile (MSRN) est un numéro RNIS provisoire dépendant de l'emplacement, attribué à une station mobile par un registre de localisation des visiteurs (VLA) régionalement responsable. En utilisant MSRN, les appels entrants sont acheminés vers le MS.

Le MSRN a la même structure que le MSISDN.

• Country Code (CC) - du réseau visité.

• National Destination Code (NDC) - du réseau visité.

• Subscriber Number (SN) - dans le réseau mobile actuel.

Identité de la zone d'emplacement (LAI)

Dans un PLMN, une zone de localisation identifie sa propre identité de zone de localisation (LAI) authentique. La hiérarchie LAI est basée sur la norme internationale et structurée dans un format unique comme mentionné ci-dessous -

• Country Code (CC) - 3 décimales.

• Mobile Network Code (MNC) - 2 décimales.

• Location Area Code (LAC) - maximum 5 décimales ou maximum 2 fois 8 bits codés en hexadécimal (LAC <FFFF).

Identité temporaire de l'abonné mobile (TMSI)

L'identité temporaire d'abonné mobile (TMSI) peut être attribuée par le VLR, qui est responsable de l'emplacement actuel d'un abonné. Le TMSI doit avoir uniquement une signification locale dans la zone gérée par le VLR. Celui-ci est stocké côté réseau uniquement dans le VLR et n'est pas transmis au registre de localisation d'origine (HLR).

Avec la zone de localisation actuelle, le TMSI identifie un abonné de manière unique. Il peut contenir jusqu'à 4 × 8 bits.

Identité de l'abonné mobile local (LMSI)

Chaque station mobile peut se voir attribuer une identité d'abonné mobile local (LMSI), qui est une clé d'origine, par le VLR. Cette clé peut être utilisée comme clé de recherche auxiliaire pour chaque station mobile dans sa région. Cela peut également aider à accélérer l'accès à la base de données. Un LMSI est attribué si la station mobile est enregistrée auprès du VLR et envoyée au HLR. LMSI comprend quatre octets (4x8 bits).

Identificateur de cellule (CI)

En utilisant un identificateur de cellule (CI) (maximum 2 × 8) bits, les cellules individuelles qui se trouvent dans une LA peuvent être reconnues. Lorsque les appels Global Cell Identity (LAI + CI) sont combinés, ils sont définis de manière unique.

Une fois qu'une station mobile lance un appel, une série d'événements se produit. L'analyse de ces événements peut donner un aperçu du fonctionnement du système GSM.

Téléphone mobile vers réseau téléphonique public commuté (PSTN)

Lorsqu'un abonné mobile appelle un abonné de téléphone PSTN, la séquence d'événements suivante se produit:

• Le MSC / VLR reçoit le message d'une demande d'appel.

• Le MSC / VLR vérifie si la station mobile est autorisée à accéder au réseau. Si tel est le cas, la station mobile est activée. Si la station mobile n'est pas autorisée, le service sera refusé.

• Le MSC / VLR analyse le numéro et lance un établissement d'appel avec le PSTN.

• Le MSC / VLR demande au BSC correspondant d'allouer un canal de trafic (un canal radio et un intervalle de temps).

• Le BSC attribue le canal de trafic et transmet les informations à la station mobile.

• La personne appelée répond à l'appel et la conversation a lieu.

• La station mobile continue de prendre des mesures des canaux radio dans la cellule actuelle et les cellules voisines et transmet les informations au BSC. Le BSC décide si un transfert est nécessaire. Si tel est le cas, un nouveau canal de trafic est attribué à la station mobile et le transfert intercellulaire a lieu. Si le transfert intercellulaire n'est pas nécessaire, la station mobile continue d'émettre sur la même fréquence.

PSTN vers téléphone mobile

Lorsqu'un abonné au RTPC appelle une station mobile, la séquence d'événements suivante a lieu:

• La passerelle MSC reçoit l'appel et interroge le HLR pour les informations nécessaires pour acheminer l'appel vers le MSC / VLR serveur.

• Le GMSC achemine l'appel vers le MSC / VLR.

• Le MSC vérifie le VLR pour la zone de localisation de la MS.

• Le MSC contacte la MS via le BSC via un message de diffusion, c'est-à-dire via une demande de recherche de personnes.

• La MS répond à la demande de page.

• Le BSC attribue un canal de trafic et envoie un message au MS pour s'accorder sur le canal. La MS génère un signal de sonnerie et, après que l'abonné a répondu, la connexion vocale est établie.

• La remise, si nécessaire, a lieu, comme indiqué dans le cas précédent.

Pour transmettre la parole sur le canal radio dans le temps imparti, la MS la code au débit de 13 Kbps. Le BSC transcode la parole à 64 Kbps et l'envoie via une liaison terrestre ou une liaison radio vers le MSC. Le MSC transmet ensuite les données vocales au PSTN. Dans le sens inverse, la parole est reçue à 64 Kbps au BSC et le BSC la transcode à 13 Kbps pour la transmission radio.

Le GSM prend en charge les données de 9,6 Kbps qui peuvent être canalisées dans un intervalle de temps TDMA. Pour fournir des débits de données plus élevés, de nombreuses améliorations ont été apportées aux normes GSM (GSM Phase 2 et GSM Phase 2+).

L'architecture GSM est un modèle en couches conçu pour permettre les communications entre deux systèmes différents. Les couches inférieures assurent les services des protocoles de couche supérieure. Chaque couche transmet des notifications appropriées pour garantir que les données transmises ont été formatées, transmises et reçues avec précision.

Le diagramme des piles de protocoles GMS est illustré ci-dessous -

Protocoles MS

Basé sur l'interface, le protocole de signalisation GSM est assemblé en trois couches générales -

• Layer 1- La couche physique. Il utilise les structures de canal sur l'interface aérienne.

• Layer 2- La couche liaison de données. Dans l'interface Um, la couche liaison de données est une version modifiée du protocole d'accès de liaison pour le protocole de canal D (LAP-D) utilisé dans le RNIS, appelé protocole d'accès de liaison sur le canal Dm (LAP-Dm). Dans l'interface A, la partie de transfert de message (MTP), couche 2 de SS7 est utilisée.

• Layer 3 - La troisième couche du protocole de signalisation GSM est divisée en trois sous-couches -

  • Gestion des ressources radio (RR),

  • Gestion de la mobilité (MM), et

  • Gestion des connexions (CM).

Protocoles MS à BTS

La couche RR est la couche inférieure qui gère une liaison, à la fois radio et fixe, entre la MS et le MSC. Pour cette formation, les principaux composants impliqués sont le MS, le BSS et le MSC. La responsabilité de la couche RR est de gérer la session RR, l'heure à laquelle un mobile est dans un mode dédié et les canaux radio, y compris l'attribution des canaux dédiés.

La couche MM est empilée au-dessus de la couche RR. Il gère les fonctions qui découlent de la mobilité de l'abonné, ainsi que les aspects d'authentification et de sécurité. La gestion de l'emplacement concerne les procédures qui permettent au système de connaître l'emplacement actuel d'un MS sous tension afin que l'acheminement des appels entrants puisse être achevé.

La couche CM est la couche supérieure de la pile de protocoles GSM. Cette couche est responsable du contrôle des appels, de la gestion des services supplémentaires et de la gestion des services de messages courts. Chacun de ces services est traité comme une couche individuelle au sein de la couche CM. Les autres fonctions de la sous-couche CC comprennent l'établissement de l'appel, la sélection du type de service (y compris l'alternance entre les services pendant un appel) et la libération de l'appel.

Protocoles BSC

Le BSC utilise un ensemble différent de protocoles après avoir reçu les données du BTS. L'interface Abis est utilisée entre le BTS et le BSC. A ce niveau, les ressources radio de la partie inférieure de la couche 3 sont changées du RR à la gestion de station émetteur-récepteur de base (BTSM). La couche de gestion BTS est une fonction de relais du BTS vers le BSC.

Les protocoles RR sont responsables de l'attribution et de la réallocation des canaux de trafic entre le MS et le BTS. Ces services comprennent le contrôle de l'accès initial au système, la recherche de personnes pour les appels MT, le transfert des appels entre les sites cellulaires, le contrôle de l'alimentation et la terminaison d'appel. Le BSC a encore une certaine gestion des ressources radio en place pour la coordination des fréquences, l'attribution des fréquences et la gestion de la couche réseau globale pour les interfaces de la couche 2.

Pour transiter du BSC au MSC, la partie application mobile BSS ou la partie application directe est utilisée, et les protocoles SS7 sont appliqués par le relais, de sorte que le MTP 1-3 peut être utilisé comme architecture principale.

Protocoles MSC

Au MSC, à partir du BSC, les informations sont mappées à travers l'interface A vers les couches MTP 1 à 3. Ici, la partie d'application de gestion de système de station de base (BSS MAP) est considérée comme l'ensemble équivalent de ressources radio. Le processus de relais est terminé par les couches qui sont empilées au-dessus des protocoles de couche 3, ce sont BSS MAP / DTAP, MM et CM. Ceci termine le processus de relais. Pour trouver et se connecter aux utilisateurs sur le réseau, les MSC interagissent à l'aide du réseau de contrôle-signalisation. Les registres de localisation sont inclus dans les bases de données MSC pour aider à déterminer comment et si les connexions doivent être établies avec les utilisateurs itinérants.

Chaque utilisateur GSM MS reçoit un HLR qui comprend à son tour l'emplacement de l'utilisateur et les services souscrits. VLR est un registre distinct utilisé pour suivre l'emplacement d'un utilisateur. Lorsque les utilisateurs quittent la zone couverte HLR, le VLR est averti par la MS pour trouver l'emplacement de l'utilisateur. Le VLR à son tour, à l'aide du réseau de contrôle, signale le HLR du nouvel emplacement du MS. A l'aide des informations de localisation contenues dans le HLR de l'utilisateur, les appels MT peuvent être acheminés vers l'utilisateur.

Le GSM offre bien plus que la simple téléphonie vocale. Contactez votre opérateur de réseau GSM local pour connaître les services spécifiques dont vous pouvez bénéficier.

Le GSM propose trois types de services de base -

• Services de téléphonie ou téléservices

• Services de données ou services au porteur

• Services complémentaires

Téléservices

Les capacités d'un service support sont utilisées par un téléservice pour transporter des données. Ces services sont ensuite transités des manières suivantes -

Appels vocaux

Le téléservice le plus basique pris en charge par le GSM est la téléphonie. Cela comprend la parole à plein débit à 13 kbps et les appels d'urgence, où le fournisseur de services d'urgence le plus proche est averti en composant trois chiffres.

Vidéotexte et télécopie

Un autre groupe de téléservices comprend l'accès vidéotexte, la transmission télétex, la parole alternative télécopie et le groupe de télécopie 3, le groupe de télécopie automatique, 3, etc.

Messages texte courts

Le service SMS (Short Messaging Service) est un service de messagerie texte qui permet d'envoyer et de recevoir des messages texte sur votre téléphone mobile GSM. En plus des messages texte simples, d'autres données textuelles, notamment des informations, des informations sportives, financières, linguistiques et basées sur la localisation, peuvent également être transmises.

Services aux porteurs

Les services de données ou les services au porteur sont utilisés via un téléphone GSM. recevoir et envoyer des données est la pierre angulaire menant à un accès Internet mobile généralisé et au transfert de données mobiles. Le GSM a actuellement un taux de transfert de données de 9,6k. Les nouveaux développements qui augmenteront les taux de transfert de données pour les utilisateurs GSM sont le HSCSD (données à commutation de circuits à haut débit) et le GPRS (service général de radiocommunication par paquets) sont désormais disponibles.

Services complémentaires

Les services supplémentaires sont des services supplémentaires qui sont fournis en plus des téléservices et des services supports. Ces services comprennent l'identification de l'appelant, le transfert d'appel, la mise en attente d'appel, les conversations multipartites et l'interdiction d'appels sortants (internationaux), entre autres. Une brève description des services complémentaires est donnée ici -

• Conferencing- Il permet à un abonné mobile d'établir une conversation multipartite, c'est-à-dire une conversation simultanée entre trois abonnés ou plus pour établir une conférence téléphonique. Ce service s'applique uniquement à la téléphonie normale.

• Call Waiting- Ce service informe un abonné mobile d'un appel entrant pendant une conversation. L'abonné peut répondre, rejeter ou ignorer l'appel entrant.

• Call Hold- Ce service permet à un abonné de mettre un appel entrant en attente et de le reprendre après un certain temps. Le service de mise en attente des appels s'applique à la téléphonie normale.

• Call Forwarding- Le renvoi d'appel est utilisé pour transférer les appels du destinataire d'origine vers un autre numéro. Il est normalement mis en place par l'abonné lui-même. Il peut être utilisé par l'abonné pour renvoyer les appels de la station mobile lorsque l'abonné n'est pas disponible, et ainsi s'assurer que les appels ne sont pas perdus.

• Call Barring- L'interdiction d'appels est utile pour restreindre certains types d'appels sortants tels que ISD ou arrêter les appels entrants provenant de numéros indésirables. L'interdiction d'appels est un service flexible qui permet à l'abonné d'interdire les appels de manière conditionnelle.

• Number Identification - Il existe des services complémentaires suivants liés à l'identification des numéros -

  • Calling Line Identification Presentation - Ce service affiche le numéro de téléphone de l'appelant sur votre écran.

  • Calling Line Identification Restriction - Une personne ne souhaitant pas que son numéro soit présenté à d'autres s'abonne à ce service.

  • Connected Line Identification Presentation- Ce service est fourni pour donner à l'appelant le numéro de téléphone de la personne à laquelle il est connecté. Ce service est utile dans des situations telles que le transfert où le numéro connecté n'est pas le numéro composé.

  • Connected Line Identification Restriction- Il y a des moments où la personne appelée ne souhaite pas que son numéro soit présenté et qu'elle s'abonne donc à cette personne. Normalement, cela remplace le service de présentation.

  • Malicious Call Identification- Le service d'identification des appels malveillants a été fourni pour lutter contre la propagation d'appels obscènes ou ennuyeux. La victime doit s'abonner à ce service, et elle pourrait alors provoquer l'identification d'appels malveillants connus dans le réseau GSM, à l'aide d'une simple commande.

• Advice of Charge (AoC)- Ce service a été conçu pour donner à l'abonné une indication du coût des services au fur et à mesure de leur utilisation. En outre, les fournisseurs de services qui souhaitent proposer des services de location à des abonnés sans leur propre carte SIM peuvent également utiliser ce service sous une forme légèrement différente. L'AoC pour les appels de données est fournie sur la base de mesures de temps.

• Closed User Groups (CUGs) - Ce service est destiné aux groupes d'abonnés qui souhaitent ne s'appeler que les uns les autres et personne d'autre.

• Unstructured supplementary services data (USSD) - Cela permet des services individuels définis par l'opérateur.

Le GSM est le système de télécommunications cellulaires le plus sécurisé actuellement disponible. GSM a ses méthodes de sécurité standardisées. Le GSM assure la sécurité de bout en bout en préservant la confidentialité des appels et l'anonymat de l'abonné GSM.

Des numéros d'identification temporaires sont attribués au numéro de l'abonné pour préserver la confidentialité de l'utilisateur. La confidentialité de la communication est maintenue en appliquant des algorithmes de cryptage et des sauts de fréquence qui peuvent être activés à l'aide de systèmes numériques et de signalisation.

Ce chapitre donne un aperçu des mesures de sécurité mises en œuvre pour les abonnés GSM.

Authentification de la station mobile

Le réseau GSM authentifie l'identité de l'abonné grâce à l'utilisation d'un mécanisme de défi-réponse. Un nombre aléatoire de 128 bits (RAND) est envoyé à la station mobile. La MS calcule la réponse signée 32 bits (SRES) sur la base du cryptage du RAND avec l'algorithme d'authentification (A3) en utilisant la clé d'authentification d'abonné individuel (Ki). A la réception du SRES de l'abonné, le réseau GSM répète le calcul pour vérifier l'identité de l'abonné.

La clé d'authentification de l'abonné individuel (Ki) n'est jamais transmise sur le canal radio, car elle est présente dans la carte SIM de l'abonné, ainsi que dans les bases de données AUC, HLR et VLR. Si le SRES reçu est en accord avec la valeur calculée, la MS a été authentifiée avec succès et peut continuer. Si les valeurs ne correspondent pas, la connexion est interrompue et un échec d'authentification est signalé à la MS.

Le calcul de la réponse signée est traité dans la carte SIM. Il offre une sécurité améliorée, car les informations confidentielles de l'abonné telles que l'IMSI ou la clé d'authentification de l'abonné individuel (Ki) ne sont jamais libérées de la carte SIM pendant le processus d'authentification.

Signalisation et confidentialité des données

La carte SIM contient l'algorithme de génération de clé de chiffrement (A8) qui est utilisé pour produire la clé de chiffrement 64 bits (Kc). Cette clé est calculée en appliquant le même nombre aléatoire (RAND) utilisé dans le processus d'authentification à l'algorithme de génération de clé de chiffrement (A8) avec la clé d'authentification d'abonné individuel (Ki).

Le GSM offre un niveau de sécurité supplémentaire en ayant un moyen de changer la clé de chiffrement, ce qui rend le système plus résistant aux écoutes clandestines. La clé de chiffrement peut être changée à intervalles réguliers selon les besoins. Comme dans le cas du processus d'authentification, le calcul de la clé de chiffrement (Kc) a lieu en interne au sein de la SIM. Par conséquent, les informations sensibles telles que la clé d'authentification de l'abonné individuel (Ki) ne sont jamais révélées par la carte SIM.

Les communications vocales et de données cryptées entre la station mobile et le réseau sont réalisées en utilisant l'algorithme de chiffrement A5. La communication chiffrée est initiée par une commande de demande de mode de chiffrement du réseau GSM. A la réception de cette commande, la station mobile commence le chiffrement et le déchiffrement des données à l'aide de l'algorithme de chiffrement (A5) et de la clé de chiffrement (Kc).

Confidentialité de l'identité de l'abonné

Pour garantir la confidentialité de l'identité de l'abonné, l'identité temporaire de l'abonné mobile (TMSI) est utilisée. Une fois les procédures d'authentification et de cryptage terminées, le TMSI est envoyé à la station mobile. Après la réception, la station mobile répond. Le TMSI est valide dans la zone géographique dans laquelle il a été émis. Pour les communications en dehors de la zone de localisation, l'identification de la zone de localisation (LAI) est nécessaire en plus du TMSI.

Les fournisseurs de services GSM facturent en fonction des services qu'ils fournissent à leurs clients. Tous les paramètres sont assez simples pour facturer un client pour les services fournis.

Ce chapitre donne un aperçu des techniques de facturation fréquemment utilisées et des paramètres appliqués pour facturer un abonné GSM.

Service de téléphonie

Ces services peuvent être facturés par appel. L'initiateur de l'appel doit payer les frais, et les appels entrants sont désormais gratuits. Un client peut être facturé en fonction de différents paramètres tels que -

• Appel international ou appel longue distance.

• Appel local.

• Appel effectué pendant les heures de pointe.

• Appel effectué pendant la nuit.

• Appel à prix réduit le week-end.

• Appel par minute ou par seconde.

• De nombreux autres critères peuvent être conçus par un fournisseur de services pour facturer ses clients.

Service SMS

La plupart des fournisseurs de services facturent les services SMS de leurs clients en fonction du nombre de SMS envoyés. Il existe d'autres services SMS de premier ordre où les fournisseurs de services facturent plus que les SMS normaux. Ces services sont utilisés en collaboration avec les réseaux de télévision ou les réseaux de radio pour demander des SMS au public.

La plupart du temps, les frais sont payés par l'expéditeur du SMS, mais pour certains services comme les actions et les prix des actions, les services bancaires mobiles, les services de réservation de loisirs, etc., le destinataire du SMS doit payer le service.

Services GPRS

En utilisant le service GPRS, vous pouvez naviguer, jouer à des jeux sur Internet et télécharger des films. Ainsi, un fournisseur de services vous facturera en fonction des données téléchargées ainsi que des données téléchargées sur votre téléphone mobile. Ces frais seront basés sur les données par kilo octet téléchargées / téléchargées.

Un paramètre supplémentaire peut être une QoS qui vous est fournie. Si vous souhaitez regarder un film, une faible qualité de service peut fonctionner car certaines pertes de données peuvent être acceptables, mais si vous téléchargez un fichier zip, une perte d'un seul octet corrompra votre fichier téléchargé complet.

Un autre paramètre pourrait être les heures de pointe et les heures creuses pour télécharger un fichier de données ou pour naviguer sur Internet.

Services complémentaires

La plupart des services complémentaires sont fournis sur la base d'une location mensuelle ou totalement gratuits. Par exemple, l'appel en attente, le renvoi d'appel, l'identification du numéro d'appel et l'appel en attente sont disponibles à un coût nul.

• Call barring is a service, que les fournisseurs de services utilisent uniquement pour récupérer leurs cotisations, etc., sinon ce service n'est utilisé par aucun abonné.

• Call conferencing serviceest une forme de simple appel téléphonique où les clients sont facturés pour plusieurs appels effectués à la fois. Aucun fournisseur de services ne facture des frais supplémentaires pour ce service.

• Closed User Group (CUG) est très populaire et est principalement utilisé pour offrir des remises spéciales aux utilisateurs s'ils téléphonent à un groupe d'abonnés défini.

• Advice of Charge (AoC) peut être facturé en fonction du nombre de requêtes effectuées par un abonné.

GSM Arena est la plus grande source d'informations sur les derniers téléphones mobiles GSM. Cette page est affichée ici avec l'aimable autorisation de GSM Arena. Si vous envisagez d'acheter un téléphone mobile GSM, nous vous suggérons de parcourir tous les commentaires et de décider quel téléphone vous convient.

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