Concepts cellulaires - Gestion de la mobilité

La station mobile tente de trouver une cellule appropriée en parcourant la liste par ordre décroissant d'intensité du signal reçu, le premier canal BCCH, qui satisfait un ensemble d'exigences qu'elle a sélectionnées.

Critères de sélection de cellule

Les exigences qu'une cellule doit satisfaire avant qu'une station mobile puisse en recevoir le service sont:

Il doit s'agir d'une cellule du PLMN sélectionné. La station mobile vérifie si la cellule fait partie du PLMN sélectionné.
Il ne devrait pas être «interdit». L'opérateur PLMN peut décider de ne pas autoriser les stations mobiles à accéder à certaines cellules. Ces cellules peuvent par exemple être utilisées uniquement pour le trafic de transfert. Des informations de cellule interdite sont diffusées sur le BCCH pour ordonner aux stations mobiles de ne pas accéder à ces cellules.
La perte de trajet radio entre la station mobile et le BTS sélectionné doit être supérieure à un seuil fixé par l'opérateur PLMN.
Si aucune cellule appropriée n'est trouvée, la station mobile passe alors dans un état de "service limité" dans lequel elle ne peut effectuer que des appels d'urgence.

Appel vers une station mobile active

Lorsqu'une station mobile active (MS) se déplace dans la zone de couverture d'un réseau mobile terrestre public (PLMN), elle signale ses mouvements afin qu'elle puisse être localisée selon les besoins, en utilisant les emplacements de procédure de mise à jour. Lorsqu'un centre de commutation de services mobiles (MSC) du réseau doit établir un appel vers une station mobile opérant dans sa zone de flux, les événements suivants se produisent:

Un message de recherche est diffusé qui contient le code d'identification de la MS. Tous les contrôleurs de station de base (BSC) du réseau ne sont pas tenus de transmettre le message de recherche. La diffusion est limitée à un groupe de cellules radio qui forment ensemble une zone de localisation. La dernière position signalée de la station mobile identifie la zone de localisation à utiliser pour la diffusion.
Le MS surveille le message de recherche transmis par la cellule radio dans laquelle il se trouve et, en détectant son propre code d'identification, répond en transmettant un message de réponse de recherche à la station émettrice de base (BTS).
La communication est alors établie entre le MSC et la MS via le BTS qui a reçu le message de réponse de recherche de personne.

Mise à jour de l'emplacement

Case 1 - L'emplacement ne se met jamais à jour.

Si l'emplacement ne met jamais à jour l'implémentation pour la mise à jour de l'emplacement, le coût devient nul. Mais nous devons paginer chaque cellule pour localiser le MS et cette procédure ne sera pas rentable.

Case 2 - La mise à jour de l'emplacement est mise en œuvre.

Les mises à jour de localisation ont lieu conformément aux exigences du réseau, peuvent être basées sur le temps, le mouvement ou la distance. Cette procédure implique un coût élevé, mais nous devons paginer une seule cellule ou quelques cellules uniquement pour localiser le MS et cette procédure sera rentable.

Configuration du réseau

La configuration d'un réseau mobile terrestre public (PLMN) est conçue de manière à ce que la station mobile active se déplaçant dans la zone du réseau puisse toujours signaler sa position. Un réseau se compose de différentes zones -

Zone PLMN
Zone de localisation
Zone MSC
Zone PLMN

Une zone PLMN est la zone géographique dans laquelle les services de communication mobile terrestre sont fournis au public par un opérateur PLMN particulier. Depuis n'importe quelle position dans une zone PLMN, l'utilisateur mobile peut établir des appels vers un autre utilisateur du même réseau, ou vers un utilisateur d'un autre réseau. L'autre réseau peut être un réseau fixe, un autre PLMN GSM ou un autre type de PLMN. Les utilisateurs du même PLMN ou les utilisateurs d'autres réseaux peuvent également appeler un utilisateur mobile actif dans la zone PLMN. Lorsqu'il existe plusieurs opérateurs PLMN, les zones géographiques couvertes par leurs réseaux peuvent se chevaucher. L'étendue d'une zone PLMN est normalement limitée par les frontières nationales.

Zone de localisation

Pour éliminer le besoin de diffusions de radiomessagerie à l'échelle du réseau, le PLMN a besoin de connaître les positions approximatives des MS qui sont actifs dans sa zone de couverture. Pour permettre aux positions approximatives de n'importe quel MS d'être représentées par un seul paramètre, la zone totale couverte par le réseau est divisée en zones de localisation. Une zone de localisation (LA) est un groupe d'une ou plusieurs cellules radio. Ce groupe remplit les conditions suivantes -

Les BTS dans une zone de localisation peuvent être contrôlés par un ou plusieurs BSC.
Les BSC qui desservent la même zone de localisation sont toujours connectés au même MSC.
Les cellules radio avec des BTS contrôlés par un BSC commun peuvent se trouver dans différentes zones d'emplacement.

Identité de la zone d'emplacement

Chaque émetteur radio du PLMN diffuse, via un canal de contrôle BCCH, un code d'identification de zone de localisation (LAI) pour identifier la zone de localisation qu'il dessert. Lorsqu'une MS n'est pas engagée dans un appel, elle balaye automatiquement le BCCH émis par les stations de base dans la localité et sélectionne le canal qui délivre le signal le plus fort. Le code LAI diffusé par le canal sélectionné identifie la zone de localisation dans laquelle se trouve actuellement la MS. Ce code LAI est stocké dans le module d'identité de l'abonné (SIM) de l'équipement mobile.

Au fur et à mesure que le MS se déplace dans la zone de réseau, le signal reçu du canal de commande sélectionné diminue progressivement en intensité jusqu'à ce qu'il ne soit plus le plus fort. À ce stade, la station mobile se réaccorde sur le canal devenu dominant et examine le code LAI qu'elle diffuse. Si le code LAI reçu diffère de celui stocké sur la carte SIM, alors la MS est entrée dans une autre zone de localisation et lance une procédure de mise à jour de localisation pour signaler le changement au MSC. A la fin de la procédure, le code LAI dans la carte SIM est également mis à jour.

Format d'identité de la zone d'emplacement

C'est un code d'identification de zone d'emplacement (LAI) pour identifier la zone d'emplacement dans un PLMN. Le code LAI a trois composants -

Code de pays mobile (MCC)

Le MCC est un code à 3 chiffres qui identifie de manière unique le pays de domicile de l'abonné mobile (par exemple, Inde 404). Il est attribué par l'UIT-T.

Code de réseau mobile (MNC)

Le MNC est un code à 2 chiffres (code à 3 chiffres pour GSM-1900) qui identifie le PLMN GSM domestique de l'abonné mobile. S'il existe plus d'un PLMN GSM dans un pays, un MNC unique est attribué à chacun d'eux. Il est attribué par le gouvernement de chaque pays. (Par exemple Cell one, Chennai 64).

Code de zone d'emplacement (LAC)

Le composant LAC identifie une zone de localisation dans un PLMN; il a une longueur fixe de 2 octets et peut être codé en utilisant une représentation hexadécimale. Il est attribué par un opérateur.

Zones MSC

Une zone MSC est une région du réseau dans laquelle les opérations GSM sont contrôlées par un seul MSC. Une zone MSC comprend une ou plusieurs zones de localisation. La limite d'une zone MSC suit les limites externes des zones de localisation sur sa périphérie. Par conséquent, une zone de localisation ne s'étend jamais au-delà de la limite d'une zone MSC.

Zone VLR

Une zone VLR est une région du réseau qui est supervisée par un seul registre de localisation des visiteurs (VLR). En théorie, une zone VLR peut être constituée d'une ou plusieurs zones MSC. Dans la pratique, cependant, les fonctions du VLR sont toujours intégrées à celles du MSC, de sorte que les termes «zone VLR» et «zone MSC» sont devenus synonymes.

Bases de données liées à l'emplacement

Deux bases de données sont utilisées par Location Management pour stocker les données liées à l'emplacement MS.

Registre de localisation des visiteurs (VLR)
Registre de localisation du domicile (HLR)

Registre de localisation des visiteurs

Un VLR contient un enregistrement de données pour chacun des MS qui fonctionnent actuellement dans sa zone. Chaque enregistrement contient un ensemble de codes d'identité d'abonné, des informations d'abonnement associées et un code d'identification de zone d'emplacement (LAI). Ces informations sont utilisées par le MSC lors du traitement des appels à destination ou en provenance d'un MS de la zone. Lorsqu'un EM passe d'une zone à une autre, la responsabilité de sa supervision passe d'un VLR à un autre. Un nouvel enregistrement de données est créé par le VLR qui a adopté le MS, et l'ancien enregistrement est supprimé. Sous réserve qu'il existe un accord d'interfonctionnement entre les opérateurs de réseau concernés, la transaction de données peut traverser à la fois les frontières du réseau et les frontières nationales.

Enregistrement de l'emplacement du domicile

Le HLR contient des informations pertinentes pour les abonnés mobiles qui sont des clients payants de l'organisation qui exploite le PLMN.

Le HLR stocke deux types d'informations -

Subscription Information

Les informations d'abonnement comprennent l'IMSI et le numéro d'annuaire attribué à l'abonné, le type de services fournis et toutes les restrictions associées.

Location Information

Les informations de localisation comprennent l'adresse du VLR dans la zone où se trouvent actuellement les abonnés MS et l'adresse du MSC associé.

Les informations de localisation permettent d'acheminer les appels entrants vers la station mobile. L'absence de cette information indique que la station mobile est inactive et ne peut pas être atteinte.

Lorsqu'un MS passe d'une zone VLR à une autre, les informations d'emplacement dans le HLR sont mises à jour avec la nouvelle entrée pour la MS, en utilisant des données d'abonnement copiées à partir du HLR. À condition qu'un accord d'interfonctionnement existe entre les opérateurs de réseau, les transactions de données concernées peuvent traverser à la fois les frontières du réseau et les frontières nationales.

Types de numéros d'identification

Lors de l'exécution de la procédure de mise à jour de l'emplacement et du traitement d'un appel mobile, différents types de numéros sont utilisés -

Numéro RNIS de la station mobile (MSISDN)
Numéro d'itinérance d'abonné mobile (MSRN)
Identité internationale de l'abonné mobile (IMSI)
Identité temporaire de l'abonné mobile (TMSI)
Identité de la station mobile locale (LMSI)

Chaque numéro est stocké dans le HLR et / ou le VLR.

Numéro RNIS de la station mobile

Le MSISDN est le numéro d'annuaire attribué à l'abonné mobile. Il est composé pour passer un appel téléphonique à l'abonné mobile. Le numéro se compose de l'indicatif de pays (CC) du pays dans lequel la station mobile est enregistrée (par exemple, Inde 91), suivi du numéro de téléphone mobile national qui se compose de l'indicatif de destination du réseau (NDC) et du numéro d'abonné (SN). Un NDC est attribué à chaque PLMN GSM.

La composition du MSISDN est telle qu'il peut être utilisé comme adresse de titre globale dans la partie de commande de connexion de signalisation (SCCP) pour acheminer le message vers le HLR de l'abonné mobile.

Numéro d'itinérance de la station mobile

Le MSRN est le numéro requis par le MSC de passerelle pour acheminer un appel entrant vers un MS qui n'est pas actuellement sous le contrôle du MSISDN de passerelle. À l'aide d'un mobile, l'appel terminé est acheminé vers la passerelle MSC. Sur cette base, le MSC de passerelle MSISDN demande à un MSRN d'acheminer l'appel vers l'identité internationale d'abonné mobile (IMSI) MSC visitée en cours.

Un MS est identifié par son IMSI. L'IMSI est intégré dans la carte SIM de l'équipement mobile. Il est fourni par le MS à chaque fois qu'il accède au réseau.

Mobile Country Code (MCC)

Le composant MCC de l'IMSI est un code à 3 chiffres qui identifie de manière unique le pays du domicile de l'abonné. Il est attribué par l'UIT-T.

Mobile Network Code (MNC)

Le composant MNC est un code à 2 chiffres qui identifie le PLMN GSM domestique de l'abonné mobile. Il est attribué par le gouvernement de chaque pays. Pour GSM-1900, un MNC à 3 chiffres est utilisé.

Mobile Subscriber Identification Number (MSIN)

Le MSIN est un code qui identifie l'abonné dans un PLMN GSM. Il est attribué par l'opérateur.

Identité temporaire de l'abonné mobile (TMSI)

Le TMSI est un alias d'identité qui est utilisé à la place de l'IMSI lorsque cela est possible. L'utilisation d'un TMSI garantit que la véritable identité de l'abonné mobile reste confidentielle en éliminant le besoin de transférer un code IMSI non chiffré sur une liaison radio.

Un VLR attribue un code TMSI unique à chaque abonné mobile qui opère dans sa zone. Ce code qui n'est valable que dans la zone supervisée par le VLR est utilisé pour identifier l'abonné, dans les messages à destination et en provenance de la MS. Lorsqu'un changement de zone d'emplacement implique également un changement de zone VLR, un nouveau code TMSI est attribué et communiqué à la MS. Le MS stocke le TMSI sur sa carte SIM. Le TMSI se compose de quatre octets.

Scénario de mise à jour de l'emplacement

Dans le scénario de mise à jour d'emplacement suivant, on suppose qu'un MS entre dans une nouvelle zone d'emplacement qui est sous le contrôle d'un VLR différent (dénommé "nouveau VLR") que celui où le MS est actuellement enregistré (dénommé le "ancien VLR"). Le diagramme suivant montre les étapes du scénario de mise à jour de l'emplacement mobile.

La MS entre dans une nouvelle zone de cellule, écoute l'identité de zone de localisation (LAI) transmise sur le canal de diffusion (BCCH), et compare cette LAI avec la dernière LAI (stockée dans la carte SIM) représentant la dernière zone où le mobile a été enregistré. .

La station mobile détecte qu'elle est entrée dans une nouvelle zone de localisation et transmet un message de demande de canal sur le canal d'accès aléatoire (RACH).
Une fois que le BSS reçoit le message de demande de canal, il alloue un canal de commande dédié autonome (SDCCH) et transmet ces informations d'attribution de canal à la station mobile sur le canal d'autorisation d'accès (AGCH). C'est sur le SDCCH que la MS communiquera avec le BSS et le MSC.
La station mobile transmet un message de demande de mise à jour d'emplacement au BSS via le SDCCH. Ce message comprend l'identité de l'abonné mobile temporaire MS (TMSI) et l'ancien abonné de la zone de localisation (ancien LAI). Le MS peut s'identifier avec son IMSI ou son TMSI. Dans cet exemple, nous supposerons que le mobile a fourni un TMSI. Le BSS transmet le message de demande de mise à jour d'emplacement au MSC.
Le VLR analyse le LAI fourni dans le message et détermine que le TMSI reçu est associé à un VLR différent (ancien VLR). Afin de procéder à l'enregistrement, l'IMSI de l'État membre doit être déterminé. Le nouveau VLR dérive l'identité de l'ancien VLR en utilisant le LAI reçu, fourni dans le message de demande de mise à jour d'emplacement. Il demande également à l'ancien VLR de fournir l'IMSI pour un TMSI particulier.
Mise à jour de l'emplacement - Mise à jour du scénario HLR / VLR est un point où nous sommes prêts à informer le HLR que le MS est sous le contrôle d'un nouveau VLR et que le MS peut être désenregistré de l'ancien VLR. Les étapes de la phase de mise à jour HLR / VLR sont:
- Le nouveau VLR envoie un message au HLR l'informant que l'IMSI donné a changé d'emplacement et peut être atteint en acheminant tous les appels entrants vers l'adresse VLR incluse dans le message.
- Le HLR demande à l'ancien VLR de supprimer l'enregistrement d'abonné associé à l'IMSI donné. La demande est acquittée.
- Le HLR met à jour le nouveau VLR avec les données de l'abonné (profil client des abonnés mobiles).

Étapes de la phase de réallocation TMSI

Le MSC transmet le message d'acceptation de mise à jour d'emplacement à la MS. Ce message inclut le nouveau TMSI.
Le MS récupère la nouvelle valeur TMSI du message et met à jour sa carte SIM avec cette nouvelle valeur. Le mobile renvoie alors un message de mise à jour complète au MSC.
Le MSC demande au BSS que la connexion de signalisation soit libérée entre le MSC et la MS.
Le MSC libère sa partie de la connexion de signalisation lorsqu'il reçoit le message d'effacement complet du BSS.
Le BSS envoie un message de libération de canal de "ressource radio" à la station mobile puis libère le canal de commande dédié autonome (SDCCH) qui a été attribué précédemment. Le BSS informe alors le MSC que la connexion de signalisation a été libérée.

Périodicité de mise à jour de l'emplacement

La mise à jour de l'emplacement a lieu automatiquement lorsque le MS modifie son LA. De nombreuses mises à jour d'emplacement peuvent être générées si un utilisateur franchit fréquemment la limite de LA. Si la station mobile reste dans la même LA, la mise à jour d'emplacement peut avoir lieu en fonction du temps / mouvement / distance, comme défini par le fournisseur de réseau.

Remettre

Il s'agit du processus de basculement automatique d'un appel en cours d'un canal de trafic à un autre pour neutraliser les effets néfastes des mouvements de l'utilisateur. Le processus de transfert ne démarrera que si la commande de puissance n'est plus utile.

Le processus de transfert est MAHO (Mobile Assisted Hand Over). Cela commence par les mesures de liaison descendante par le MS (force du signal du BTS, qualité du signal du BTS). MS peut mesurer la force du signal des 6 meilleures liaisons descendantes BTS voisines (liste de candidats).

Remettre les types

Il existe deux types de transfert -

Remise interne ou intra BSS

Transfert intra-cellulaire

Remise inter cellule
Remise externe ou inter BSS

Transfert intra-MSC

Remise de l'Inter MSC

Le transfert interne est géré par le BSC et le transfert externe par le MSC.

Les objectifs de Hand Over sont les suivants -

Maintenez une bonne qualité de parole.
Minimisez le nombre d'appels abandonnés.
Maximisez la durée pendant laquelle la station mobile est dans la meilleure cellule.
Minimisez le nombre de remises.

When will a Hand Over take place?

La distance (délai de propagation) entre le MS et le BTS devient trop grande.
Si le niveau du signal reçu est très bas.
Si la qualité du signal reçu est très faible.
La situation de perte de chemin pour la station mobile vers une autre cellule est meilleure.