25974208 RES 303 Signal is at Ion Dans Les Reseaux

5/11/2018 25974208 RES 303 Signal is at Ion Dans Les Reseaux - slidepdf.com

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RES 303Signalisation dans les réseaux

Majeure Réseaux

dép. RSMTELECOM Bretagne



Signalisation dans les réseaux

Cours 1 à 4. Signalisation sémaphore

Cours 5 et 6. Architecture et procéduresdans le réseau fixe de GSM

Cours 7 et 8. Réseaux intelligents



RES 303

Signalisation dans les réseaux

Cours 1 à 4. Signalisation sémaphore

Xavier Lagrangedép. RSM 02/08

TELECOM Bretagne

Sommaire



1. Rappels sur le réseau téléphonique............................................. 1

2. Caractéristiques de la signalisation voie par voie......................... 8

3. Principes généraux de la signalisation sémaphore ...................... 9

4. Architecture en couches du SS7 ................................................ 18

5. Les sous-systèmes utilisateurs................................................... 35

6. Signalisation non associée circuit............................................... 47

7. Synthèse..................................................................................... 70

8. Références ................................................................................. 73



1. Rappels sur le réseau téléphonique traditionnel

• Le réseau téléphonique est un réseau à commutation de circuits

• Dans le réseau de France Télécom, on parle de− CAA, Commutateur à Autonomie d’Acheminement, = commutateur auxquels

les abonnés sont reliés

− CTP et CTS, Commutateur de Transit Principal et Secondaire , = commutateur sans abonné

− CL, Commutateur local, = concentrateur dans les zones peu denses avec desabonnés

CAA

CL

CTS

CTP

CAA

CL

CTS

CTP

1

X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007

Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.



1.1. Architecture d’un commutateur

• Un commutateur est grossièrement constitué− d’un réseau de connexion− d’une unité de raccordement d’abonnés (alimentation, sonnerie, détection de

décroché/raccroché, numérisation)− d’une unité de commande

autrescentraux

TRADUC-TEUR

RESEAUDE

CONNEXION

TAXEUR ENRE-GISTREUR

MAINT.EXPL.

JONCTEURS

Unité deRaccor-dementd'Abonnés

Unité de Commande

2





1.2. La transmission

• Le codage de la voix se fait à 64 kbit/s soit 1 octet toutes les 125 µs

• Les circuits sont généralement multiplexés temporellement

voie 1

voie 2

voie 30

multi- plexeur

IT0

…

IT1 IT2 IT31

T Trame TDMA, durée=T

marque le début de la trame

temps

• Le contenu de l’IT0 est fixé et permet de marquer le début de la trame

• Le contenu de l’IT16 est particulier (à l’origine pour la signalisation)

3





La transmission PDH

• Possibilité de re-multiplexer des circuits déjà multiplexés (PDH, Plesiochronous DigitalHierarchy)

Nom Structure Capacité débit utile débit réel Rec

E1 niveau 1 (MIC) 30 voies 1,92 Mbit/s 2,048 Mbit/s G.732

E2 niveau 2 = 4*niveau 1 120 voies 7,68 Mbit/s 8,448 Mbit/s G.742




• Un circuit est un intervalle de temps dans une liaison MIC

4





La transmission SDH

• Utilisation généralisée de la SDH (SDH, Synchronous Digital Hierarchy)

• Transmission dans une trameIndication de la voie i par un système de pointeur

pointeurs

Unité administrative(information utile)

Unité administrative précédente

261 octets9 octets

9 r

a n g é e s

tempssurdébit

• Définition d’une hiérarchie de multiplexage : STM-N (Synchronous Transport Module)STM-1 = 155,52 Mbit/s STM-4 = 622,08 Mbit/s STM-16 = 2,488 Gbit/s

STM-64 = 9,953 Gbit/s

• Remarque :le STM-1 peut contenir du 140 Mbit/s PDH

En STM-1, une trame de 9*270=2430 octets transmise toutes les 125 µs soit 155,52Mbit/s

5X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007




• L’ensemble des circuits entre 2 commutateurs multiplexés sur le même supports’appelle un faisceau.

Circuits

Circuits

Faisceau

• Remarque : vision simplifiée de la transmission (possibilité de boucle SDH avecmultiplexeurs à insertion et extraction ou ADM, Add Drop Multiplexer ).

ADM ADM

ADM ADMboucle SDH





1.3. Numérotation téléphonique

Adressage E.164

• défini dans la recommandation E.164 de l’Union International des Télécommunications

• chaque abonné est repéré par son adresse E.164 (numéro d’annuaire)

• numéro de pays

• numéro de téléphone dans le pays

• Historiquement, les numéros de téléphone sont attachés à un central particulier

01 45 80 00 00 à 01 45 99 99 99 : central Bobillot à Paris 13ème

=> le numéro E.164 permet en général de déterminer la localisation du demandé





2. Caractéristiques de la signalisation voie par voie

Unité decommande

RESEAUDE

CONNEXIONURA

Unité decommande

RESEAUDE

CONNEXIONURA

45817457

• Signalisation voie par voie (in-band signalling) : la signalisation d’appel se fait sur lamême voie que la communication

• La signalisation concerne nécessairement le circuit sur lequel elle est échangé (e.g.raccroché)

• Vérification du circuit inhérente à l'échange de signalisation

• Nécessité d'établissement du circuit

• Anciens types de signalisation : inversion de polarité sur la ligne, échanges detonalités (MF Socotel,… )





3. Principes généraux de la signalisation sémaphore

3.1. Définition

Unité decommande

URA

Unité decommande

URA

45817457 sur 3

PS PS

canal sémaphore

3

• Signalisation sémaphore (common channel signalling ) : voie dédiée qui achemine lasignalisation se rapportant à un ensemble de circuits

• La voie qui achemine la signalisation s’appelle un canal sémaphore

• Le canal sémaphore peut être multiplexé avec les circuits sur le même supportphysique

- PS : Point sémaphore (SP, Signalling Point ) = source et puits de signalisation





Avantages et inconvénients de la signalisation sémaphore

• Mise à profit des techniques numériques (rapidité, fiabilité...)

• Complexité- nécessité d'identifier les circuits- CIC, code d’identification de circuit (circuit identification code)

• Grande sensibilité aux pannes => mécanismes de défenses

• Le réseau téléphonique français utilise à 100% la signalisation sémaphore

En signalisation sémaphore, 2 types de signalisation

• signalisation associée circuit prolongement naturel de la signalisation voie par voie (e.g. établissement decommunications téléphoniques)

• signalisation non associée circuit échange de signalisation pur (e.g. dialogue entre bases de données)





3.2. La signalisation SS7

SS7 : signalisation sémaphore n°7 = signalling system n°7

Beaucoup de variantes dans la dénominationCCS7 : Common channel signalling number 7CCITT n°7, ITU n° 7

Code 7, N7,…

Définie dans les recommandations ITU-T Q700 à Q795

Objectifs

fournir un système universel international de signalisation par canal sémaphore

- optimisé pour des liaisons numériques à 64 kbit/s

- évolutifs face aux besoins dus aux nouveaux services

- assurant des moyens fiables de transfert de l'information (pas de perte, ni duplication, nidéséquencement)





3.3. Réseau SS7

Réseau à commutation par paquets spécialisé dans la transmission de signalisation

PS : Point sémaphore = point terminal du réseauSP : Signalling Point

PTS : Point de Transfert Sémaphore = commutateur de messages de signalisationSTP : Signalling Transfer Point

Un PS peut également avoir une fonction PTS

Chaque opérateur (fixe, mobile,… ) constitue son propre réseau sémaphore

Réseau fonctionnellement séparé du plan de transmission MAIS

− ré-utilisation des mêmes capacités de transmission− implantation des commutateurs sur mêmes sites





Exemple de réseau sémaphore national (France Télécom)

PTS

PTS PTS

PS

PTS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

• Accessibilité totale : tout PS peut atteindre n’importe quel autre PS par l’intermédiairede 2 PTS au plus (en l’absence de panne)





3.4. Modes de fonctionnement

• concerne seulement la signalisation associée circuit,

• spécifie l’association entre le canal sémaphore et les circuits qu’il commande

• chaque circuit est repéré par un Code d’Identification de Circuit (CIC, CircuitIdentification Code)

Mode Associé

• commande des circuits entre commutateurs par des messages circulant sur un canalsémaphore reliant ces commutateurs (i.e. les PS)

PS PS

Circuits de parole

Canal sémaphore





Mode non associé

• commande des circuits entre commutateurs par des messages circulant dans leréseau sémaphore par des PTS quelconques

PS PS

Circuits de parole

Canal sémaphore Canal sémaphorePTS PTS

message 1

message 2





Mode quasi associé

• commande des circuits entre commutateurs par des messages circulant dans leréseau sémaphore par des PTS pré-déterminés (et invariants)

PS PS

Circuits de parole

PTS PTS

message 1

message 2





Exemples d’utilisation des modes quasi et non associés

• Utilisation en secours en cas de rupture d’un canal sémaphore (en mode associé)

PS PS

PTS

• Utilisation systématique lorsque la charge de signalisation ne nécessite pas vraimentun canal sémaphore

PTS

PS PS





4. Architecture en couches du SS7

4.1. Présentation

MTP : Message Transfer Part = équivalent des 3 couches basses de l’OSI

User Part = Sous-système utilisateur (signalisation associée circuit)

Niveau 1

Niveau 2

Niveau 3

N 2

Niveau 3

Niveau 1

Niveau 2

Niveau 3

PS PTS PS

L1

L2

L3

L7

OSI

MTP

User

Part

User

Part

N 2

N 1 N 1





Plan utilisateur et plan Contrôle

• La signalisation sémaphore a été définie préalablement au concept de plans

• Dans le réseau téléphonique, les plans usager et contrôle sont séparés• Plan usager : réseau de transmission avec les voies MIC qui transportent les

communications téléphoniques

• Plan contrôle : réseau de signalisation SS7





4.2. MTP niveau 1

Terminalsémaphore Bloc de

commutationnumérique

Autresvoies Liaison de transmissionmultiplexée

Réutilisation possible des liaisons de transmissions écoulant les communications

• Débit classique : 64 kbit/s

• Implantation classique sur MIC

• En France, on utilise assez souvent l’IT 1 d’une voie MIC comme canal sémaphore

• Recommandation : ITU Q.702





4.3. MTP niveau 2

Service rendu

• Transfert fiable des messages de signalisation entre équipements reliés par un canalsémaphore (mise en œuvre d’un protocole de liaison de données)

• Surveillance du taux d’erreur sur la liaison

Caractéristique du protocole de liaison de données

• Avec détection et reprise sur erreur (ARQ, Automatic repeat ReQuest)

• A fenêtre d’anticipation (de type Go-back-N)

• Avec contrôle de flux

• Principes généraux semblables à HDLC avec en plus la retransmission cycliquepréventive

• Défini dans recommandation Q.703





Format général de la trame

Dernier transmis

Premier transmis

Fanion Redondancede contrôle

Information (≤272 octets) SIO spare

LI contrôle Fanion

01111110 8 bits 2 b 6 bits 16 bits 01111110

• Délimitation par un fanion (flag ) de début et de fin

• Même mécanisme de transparence que dans HDLC (ajout d’un bit 0 après 5 bits 1)

• Indication explicite de longueur (Information+SIO) par le champ LI (Length Indicator )• Limitation des trames à 272 octets d’information

• Indication du type de protocole utilisateur par le champ SIO (Service InformationOctet) : équivalent d’un SAP (Service Access Point ) mais devrait être au niveau

supérieur

• Trois types de trames discriminés par le champ longueur LI





Format détaillé de la trame

Dernier transmis

Premier transmis


Information(≤272 octets)

SIO spar e

LI FIB

FSN BIB

BSN Fanion

01111110 16 bits 8 bits 2b

6 bits 1b

7 bits 1b

7 bits 01111110

• FSN : Forward Sequence Number numéro de la trame émise (équivalent du N (S ) d’HDLC)

• BSN : Backward Sequence Number numéro de la trame acquittée (équivalent de N (R )−1 d’HDLC)

• FIB : Forward Indicator Bitbit qui change d’état à chaque ré-émission de la même trame

(pas vraiment d’équivalent dans HDLC)

• BIB : Backward Indicator Bitbit qui change d’état en cas de détection d’erreur (vague équivalent de la trame REJ

d’HDLC)





Exemple de dialogue

PS PS

FSN=1, BSN=50

FSN=2, BSN=50 FSN=51, BSN=1

FSN=3, BSN=51 FSN=52, BSN=2





Trame de remplissage

Dernier transmis

Premier transmis


spar e

LI=0 FI

B

FSN BI

B

BSN Fanion

01111110 16 bits 2b

6 bits 1b

7 bits 1b

7 bits 01111110

• La trame de remplissage se distingue par le champ LI à 0

• Echange de trames de remplissage en l’absence d’information à échanger

• Attention : les trames de remplissage contiennent un numéro et une redondance decontrôle !!!

- surveillance permanente du taux d’erreur de la liaison- traitement des trames reçues à faire en permanence





Trame d’état du canal

Dernier transmis

Premier transmis


Champ

d’état

spar e

LI FIB

FSN BIB

BSN Fanion

01111110 16 bits 8 bits 2b

6 bits 1b

7 bits 1b

7 bits 01111110

• La trame d’état du canal se distingue par le champ LI à 1 ou à 2

• Utilisé pour l’établissement de la liaison (initialisation appelée alignement initial ducanal)- échange initiale de trames d’état jusqu’à un total de 2

16octets

- si moins de 4 erreurs, alors l’alignement est déclaré « prêt »- échange de donnée ensuite possible

• Exercice : estimer le taux d’erreur bit maximal (ordre de grandeur) pour lequell’alignement est possible





Trame de message

Dernier transmis

Premier transmis


Information(≤272 octets)

SIO spar e

LI FIB

FSN BIB

BSN Fanion

01111110 16 bits 8 bits 2b

6 bits 1b

7 bits 1b

7 bits 01111110

• La trame de message se distingue par le champ LI supérieur à 3

• Lorsque la longueur de l’information est comprise entre 62 et 272 octets, le champ LIest mis à la valeur 63

• Echange des messages sur la liaison





Mécanisme de surveillance du taux d’erreur

• surveillance par chaque noeud du taux d’erreur pour toutes les liaisons qui yaboutissent

• gestion d’un compteur C par liaisonréception trame erronée (utilisation de la redondance de contrôle) : C ← C +1

réception 256 trames correctes : C ←

max(C –1 ; 0)• liaison déclarée hors service lorsque C atteint 64 (pour liaisons à 64 kbit/s)

• gestion de l’alarme par les niveaux supérieurs

• Exercice : estimer le taux d’erreur trame maximal pour lequel une alarme est générée





4.4. MTP 3

Service rendu

• Orientation des messages de signalisation

Discrimination

Distribution

Acheminement

User Part 1 User Part 2

M

T

P3

MTP 2

(fonctionPS+PTS)

• Gestion du réseau sémaphore





Caractéristiques

• chaque PS a une adresse sur 14 bits appelée code de point sémaphore

• le code de point sémaphore est attribué librement par chaque opérateur dans sonréseau sémaphore

• chaque message MTP 3 contient le code de point sémaphore destinataire et le code

de point sémaphore origine• tables de routage en « dur »,

• garantie de séquencement hors cas de panne





Exemple d’affectation de codes de point sémaphore

PTS

PTS PTS

PS

PTS

476

PS

PS

PS

PS

PS

PS

240

47

1

2233

4224





Format des messages de niveau 3

Information SLS OPC DPC SIO

4 bits 14 bits 14 bits Mis dansMTP2

• DPC (Destination Point Code) = code de point sémaphore destination

• OPC (Originating Point Code) = code de point sémaphore origine

• SLS (Signalling Link Selection) = identification du chemin (partage de charge)

• Le routage se fait à partir du triplet (OPC, DPC, SLS) et pas seulement de OPC etDPC

• Il peut y avoir plusieurs entités utilisatrice du service MTP3, le SAP est indiqué par le

champ SIO (Service Information Octet), abusivement mis dans MTP2





Exemple de partage de charge

Objectif du partage de charge : répartir de façon statistique la charge entre lesdifférents chemins possibles ; en cas de panne, rapatrier le trafic sur les chemins enfonctionnement

Cas normal : trafic de A vers B, SLS = xxx0 => chemin ADEB= xxx1 => chemin ADFB

trafic de A vers C, SLS = xxx0 => chemin ADEC

= xxx1 => chemin ADFCRupture liaison E-Ctrafic de A vers C, SLS = xxxx chemin ADFC





Gestion du réseau sémaphore

• Gestion du trafic : détourner le trafic d'une route vers une autre.

• Gestion des canaux : inhiber/rétablir les canaux sémaphore en cas de défaillance.

• Gestion des routes : avertir les équipements voisins de pannes éventuellesd'équipement afin qu'ils modifient leur acheminement.

D E

FC

A B

• Utilisation de la surveillance réalisée par le niveau 2

• Echange de messages de gestion (indiqués par le SIO)





5. Les sous-systèmes utilisateurs

5.1. Présentation

• Signalisation de commande des appels téléphoniques nationaux et internationauxavec les services supplémentaires (renvoi d’appel, double appel,… )

• Plusieurs sous-systèmes utilisateurs voisins (guerre de normalisation)

• TUP, Telephone User Part, ou SSUT, Sous-Système Utilisateur Téléphonique

dérivé de la signalisation analogiquemoins riche en services

• SSUTR2 ,Sous-Système Utilisateur Téléphonique R2Version française (France Télécom) de TUP enrichie en services

• ISUP, ISDN User Part (ou SSUR, Sous-Système Utilisateur RNIS)

Protocole le plus utilisé





Fonctionnement d’ISUP

• ISUP, ISDN User Part (ou SSUR, Sous-Système Utilisateur RNIS)

• Le protocole ISUP peut être utilisé même si les terminaux ne sont pas RNIS

• Protocole ISUP utilisé dans GSM entre les MSC/VLR

• Format des messages respectant le principe de séparation des couchesLe champ SLS est interne à MTP3

• Raccroché symétrique

• Tous les messages contiennent un CIC (Code d'Identification de Circuit) faisant

référence au circuit utilisé dans le faisceau (principe de la signalisation associéecircuit)

Ensemble des paramètres Type demessage Sp. CIC Etiquette deroutage

niveau MTP3

Source : d’après [Q.723]





Etablissement d’appel national

• Utilisation d’une première table donnant le faisceau à utiliser à partir du numéro detéléphone du demandé

• Utilisation d’une deuxième table donnant le code de point sémaphore du PScorrespondant au commutateur relié au faisceau utilisé

Set Up(Numéro demandé)

terminal CAA CAA

Call Proceeding Set Up

terminal

interface RNIS

PS PS

IAM (n° demandé,CIC)

interface RNISSS 7

Analyse numéroDétermination du faisceauRéservation circuit

dans faisceau -> CIC

Détermination DPC

37





RLE


terminal CAA CAA

Call Proceeding Set Up

Call Proceeding

terminal

conversation

Alerting

Alerting

Connect

Connect Connect Acknowledge

Connect Acknowledge

interface RNIS

PS PS


ACM (CIC)

ANM (CIC)

interface RNIS

SS 7

38



Et bli t d’ l i f t



Etablissement d’appel infructueux

• Nombreuses possibilités de traitement des cas d’échec (cf. services supplémentaires)


terminal CAA CAA

Call Proceeding

terminal

Release

Release Complete

interface RNIS

PS PS


REL (CIC)

interface RNISSS 7

RLC (CIC)

39



R hé



Raccroché

terminal CAA CAA terminal

interface RNIS

PS PS

interface RNIS

Disconnect

Disconnect

Release

Release Complete

Release

Release Complete

REL (CIC)

RLC (CIC)

SS 7

• Divergences ISUP/SSUTR2 pour le raccroché par le demandé

• A partir du numéro de faisceau circuit, le commutateur déduit le code de point

sémaphore destinataire.

40



Remarques sur l’établissement de circuit



Remarques sur l’établissement de circuit

• Le circuit est réservé juste avant l’envoi d’IAM (i.e. même si l’appel échoue)

• Lorsque deux commutateurs ne sont pas reliés directement par des circuits, onprocède par bonds successifs (non utilisation de l’accessibilité totale)

41



Test préalable



Test préalable

• Définition d’un message (non associé circuit) de test du demandé avant réservation du

circuit

• Processus non implanté en général

PS PSPS

PTS PTS

1 20

42



5 2 Equivalence SSUTR/ISUP



5.2. Equivalence SSUTR/ISUP

ISUP SSUTR2Sigle signification sigle signification explication

IAM Initial AddressMessage

MIF Message Initiald'adresse avec

Facilités

message d'appelcontenant n°demandé

ACM Address CompleteMessage

ACF adresse complète Acquittement signifiantque le poste demandé

sonne

ANM ANswer Message RIU réponse décroché du demandé

RAU raccroché raccroché du demandéREL RELease FIU fin d'information de

l'usager fin de communication du

demandeur

RLC ReLease Complete LIG libération de garde acquittement de la fin decommunication

43



5 3 Interconnexion des réseaux SS7



5.3. Interconnexion des réseaux SS7

Le Problème de l'adressage

PTS

PS

PS

PS

PTS

PS

PTS PTS

PSPS

PS

réseau SS7 international

réseau SS7 pays A réseau SS7 pays B

1

476

240

47

2-016-0

3-004

2-124-1

PTS

passerelleSS7

internationale

47

240 476

22

PSPS

Ecriture des codes PS internationaux en décimal : 2–016–0 -> 42243b 8b 3b

44





Appel international

Utilisation de Centres de Transit Internationaux

Déroulement de l'appel par "bonds successifs"Utilisation du numéro de téléphone international

Exemple d'un appel France -> Allemagne

1- Etablissement d'un circuit vers un CTICode 00 => faisceau vers CTI => code de point sémaphore du CTI français

2- Etablissement d'un circuit du CTI français vers un CTI allemandCode 49 => faisceau vers CTI allemand => code de point sémaphore international

du CTI

3- Etablissement d'un circuit du CTI allemand vers le central demandé

Code 241 => faisceau vers central Aachen => code de point sémaphore du centraldemandé

45





… Appel international

RLE

A B

IAM (+49 241…,CIC1)

ACM(CIC1)

Réseau SS7

réservation circuit

C

Rés int.SS7

D

Réseau SS7

ACM(CIC2)

ACM(CIC3)

réservationcircuit

DPC=1

IAM (+49 241…,CIC2)

DPC=2-124-1réservation

circuit

IAM (+49 241…,CIC3)

DPC=476

46



6 Signalisation non associée circuit



6. Signalisation non associée circuit

6.1. Introduction à SCCP

• Signalisation non associée circuit utile pour la consultation de base de données(localisation d’un mobile, conversion de numéro,… )

• Protocole MTP 3− Echange de signalisation au sein d’un réseau SS7 donné− Absence de mode connecté

• Comment échanger de la signalisation non associée circuit entre réseaux SS7différents ?

• Comment disposer d’un mode connecté ?

Réponse : couche supplémentaire SCCP

47



6 2 Services offerts par SCCP



6.2. Services offerts par SCCP

SCCP = Signalling Connection Control PartSous-système de Commande des connexions Sémaphores (SSCS)

Classes de service

• Classe 0 : service en mode non connecté (sans garantie de séquencement)

• Classe 1 : service en mode non connecté avec garantie de séquencement

• Classe 2 : service en mode connecté simple

• Classe 3 : service en mode connecté avec contrôle de flux

• Classe 4 : service en mode connecté avec contrôle de flux et acquittement

Dans GSM on utilise les classes 0 ou 1 dans le NSS et la classe 2 entre le BSC et le MSC

48





Contrôle du routage

Contrôle du mode

orienté connexion

Contrôle du mode

sans connexion

Gestion

Supervision

MTP

SCCP

Couches supérieures

49



6.3. SCCP et appellation globale



6.3. SCCP et appellation globale

Utilisation de l’appellation globale

• Service rendu par SCCP : transport de signalisation non associée circuit (sans numérode téléphone et sans code circuit) en international

• Principe : ajout d’un numéro de téléphone artificiel appelé Appellation Globale ouGlobal Title dans chaque message

• Fonction de traduction : appellation globale -> code de point sémaphore

GT (Global Title)

Données

SLS DPCOPCMTP 3

SCCP

4b 14b 14b

Typemes.

Addr dest.

• L’appellation globale peut être omise si c’est inutile

50



Exemple d’utilisation de l’appellation globale



Données Données DonnéesDPC DPC DPCOPC OPC OPC+49 241... +49 241... +49 241...

F int DF int D

PS PS PS PSRéseau SS7

françaisRéseau SS7international

Réseau SS7allemand

• Exercice : compléter les codes de points sémaphore en supposant que le PS 476français envoie un message au PS 22 d’Allemagne (en reprenant l’exemple en 5.4)

51



Exemple de traduction



Un abonné français allume son mobile dans un pays étranger

=> le terminal se signale en indiquant son IMSI (International Mobile Subscriber Identity) au MSC/VLR visité

=> il faut envoyer une mise à jour de localisation au HLR nominal de l’abonné

Structure de l’IMSI : 208 10 2101481234Mobile Country Code : 208Mobile Network Code : 10Mobile Subscriber Identification Number : 2101481234

Traduction de l’IMSI en Appellation Globale

208 => 33

10 => 609

2101481234 = 2101481234

52



6.4. SCCP en mode non connecté



• Classe 0 : service en mode non connecté− code SLS peut être tiré aléatoirement

• Classe 1 : service en mode non connecté avec garantie de séquencement− même code SLS pour les échanges entre deux mêmes PS− possibilité de segmenter des messages longs en plusieurs messages SCCP

PSA

Réseau SS7

Unitdata (ad. dest., données)

PSB

donnéecourtes

Extended Unitdata (ad. dest., segment 1)

donnée longues

Extended Unitdata (ad. dest., segment 2)

53



6.5. SCCP en mode connecté



Le mode connecté

• Classe 2 : service en mode connecté

• Classe 3 : service en mode connecté avec contrôle de flux

− segmentation et réassemblage des messages de plus de 255 octets− possibilité d’envoyer des données express− négociation de la taille de la fenêtre d’anticipation à l’établissement de la

connexion

• Classe 4 : service en mode connecté avec contrôle de flux et acquittement− numérotation des messages de données par P (S) et des acquittements par P (R )

54



Etablissement et identification des connexions



• Connexion identifiée localement par chaque équipement (2 * 3 octets)

- référence locale destination (sur 3 octets)- référence locale source (sur 3 octets)

PSA

Réseau SS7

Connection Request (refA)

choix référencerefA

Connection Confirm (refA, refB)

choix référencerefB

mémorisationrefA<->refB

mémorisationrefA<->refB

PSB

55



Transmission de données sur une connexion établie



• Les messages ne contiennent que la référence de la connexion de l’équipement

distant (référence locale de destination)

PSA

Réseau SS7

Data (refB,données )

donnée à transmettresur connexion ref A

chercher refBà partir refA

PSB

Data (refA,données )

donnée à transmettresur connexion ref B

chercher refAà partir refB

56



Libération d’une connexion



• Par sécurité, les messages de libération contiennent les deux références

PSA

Réseau SS7

Released (refB, refA)

Release Complete (refA, refB)

libération

identificateur de connexion

PSB

décision libérationconnexion ref A

chercher refBà partir refA

libérationidentificateur de connexion

temporisation

temporisation

57



Format général des trames SCCP



8 7 6 5 4 3 2 1

Code de type de message

Paramètre obligatoire A

Ordre d'émissiondes octets

Partie obligatoirede longueur fixe

Partie obligatoirede longueur variable

Partie facultative

Paramètre obligatoire F

Pointeur du paramètre M

Pointeur du paramètre P

Pointeur de début de partie facultative

Indicateur de longueur du paramètre M

Paramètre M

Indicateur de longueur du paramètre P

Paramètre P

Nom du paramètre = X

Indicateur de longueur du paramètre X

Paramètre X

Nom du paramètre = Z

Indicateur de longueur du paramètre Z

Paramètre Z

Fin des paramètres facultatifs

Ordre d'émission des bits

Etiquette de routage (niveau MTP3)

extrait de la Q.713

58



6.6. Structuration des dialogues par TCAP



TCAP = Transaction Capabilities Application PartSous-système de Gestion de Transactions (SSGT)

Tout dialogue se décompose en une suite de questions-réponses

• sous-couche component : exécution de commandes à distance

• sous-couche transaction : service pour ouvrir et fermer des dialoguesdialogue = transaction

• Une transaction structurée est composée d’une suite de questions réponses

• TCAP fournit un cadre standard pour référencer les transactions et les opérations ;il permet une gestion de multiples dialogues simultanées

• Utilisation de l'ASN 1 : Abstract Syntax Notation 1

• TCAP fait partie de la couche 7 (application) du modèle OSI

59



6.7. Présentation de l’ASN.1



Objectifs de ASN.1• définir une grammaire standard pour les champs des message identique à la définition

de champ en langage évolué avec des types- types simples standards (boolean, integer, real, IA5 string…)- types construits (≈ structure en C)

- spécification dans les recommandations X.680 à X.683 (anciennement X.208) “All known defects in X.208 have been corrected in ITU-T Recommendations X.680-683 (1993)”

(source : serveur de l’ITU : http://www.itu.int/rec)

• définir un codage des données universel (rec X.690)- BER : Basic Encoding Rules (rec X.690 contenant aussi Canonical Encoding

Rules (CER) and Distinguished Encoding Rules (DER))- PER : Packet Encoding Rules (rec X.691)- ECN : Encoding Control Notation (rec X.692)

- XML : (rec X.693)

[Dub 99]

60



Exemple de spécification en ASN.1



(extrait de GSM 09.02)DEFINITIONS

::=

BEGIN

updateLocation OPERATION

ARGUMENTupdateLocationArg SEQUENCE {

imsi OCTET STRING (SIZE (3..8)),locationInfo CHOICE {

roamingNumber [0] IMPLICIT OCTET STRING (SIZE (1..9)),msc-Number [1] IMPLICIT OCTET STRING (SIZE (1..9))},

vlr-Number OCTET STRING (SIZE (1..9)),lmsi [10] IMPLICIT OCTET STRING (SIZE (4)) OPTIONAL,

... }RESULT

updateLocationRes CHOICE {hlr-Number OCTET STRING (SIZE (1..9)),extensibleUpdateLocationRes SEQUENCE {

hlr-Number OCTET STRING (SIZE (1..9)),... }}

ERRORS {

-- systemFailure -- localValue 34,-- dataMissing -- localValue 35,-- unexpectedDataValue -- localValue 36,-- unknownSubscriber -- localValue 1,-- roamingNotAllowed -- localValue 8}

::= localValue 2

61



Codage de base (BER)

Obj tif



Objectifs :

– s'affranchir du codage utilisé par les machineschoix : d’abord poids fort et ensuite poids faible

– s'affranchir des limitations dans la définition d'un champexemple : si le champ "type de message" est défini sur 1 octet

que faire le jour où on a plus de 256 messages ?

• Codage de tous les champs sous la forme TLV

T Tag Etiquette identifie la nature du champ

L Length Longueur longueur du champ en nombre d’octets

V Value Contenu les données

• Possibilité de récursivité (type construit)

T L V T L VT L

62



Champ étiquette



Type d’étiquette primitif/construit

Nombre

00 : Universel01 : Application10 : Spécifique aucontexte11 : Privé

0 : primitif 1 : construit

• Types universels : entier, suite d’octets, chaîne de caractères,…

Etiquette Contenu

1 Boolean2 Integer

3 Bit String

4 Octet String

…

22 IA5 String (chaîne Ascii)

• Autres types (application, privé, spécifique au contexte)

63



Champ longueur



• Codage du champ longueur sur un ou plusieurs octets• Pour une longueur inférieure ou égale à 127, champ longueur sur 1 octet (bit 8 vaut 0)

• Pour une longueur supérieure à un octet, champ longueur commence par la taille enoctets de ce champ (avec bit 8 forcé à 1) puis la longueur sur plusieurs octets (poids

fort d’abord)

• Une longueur de 51 (égal à 0x33) sera codée 0x33

• Une longueur de 192 (égal à 0xC0) sera codée 0x81 0xC0• Une longueur de 341 (égal à 0x155) sera codée 0x82 0x01 0x55

• Il existe aussi une autre méthode de codage du champ longueur qui n’a aucunelimitation

64



Intérêt de l’ASN.1



– facilité d’évolution des protocoles – génération automatique des encodeurs et décodeurs

Limite de l’ASN.1

– puissance de calcul importante monopolisée pour réaliser le codage

– codage compliqué avec un taux d'extension importantexemple : la suite de 3 bits 110 est codé03 -> Etiquette = Bit String 02 -> Longueur du champ à suivre05 -> Nombre de bits inutilisés dans le dernier octetC0 -> 1100 0000 => chaine de 3 bits = 110

Total : 32 bits !

65



6.8. Gestion des « composants » et des transactions



• Un message TCAP contient une partie transaction et une ou plusieurs partiescomposants

partie

transaction

partie composant

composant

2

composant

1

• sous-couche component : exécution de commandes à distancecomponent ou composant = élément d'information représentant une demande

d'action ou une réponse à cette demande

- invoke demande d’exécution d’une commande- return result commande bien réalisée- return error commande non exécutée

- reject demande incorrecte

- Remarque : on peut envoyer un invoke qui ne demande pas de réponse

66



Gestion des transactions



- TC_begin Ouverture d’une transaction

- TC_continue Poursuite de la transaction

- TC_end fin de transaction

• Référence de la transaction à chaque extrémité (éviter les collisions sur lesréférences)

• Les deux références sont indiquées dans le TC_continue

• Plusieurs composants peuvent utiliser la même transaction

67



Exemple de transaction simple



PSA Réseau SS7

TC_Begin(refA) Invoke (Id1)

PSB

TC_End(refA) Return_Result (Id1)

68



Exemple de transaction structurée



PSA

Réseau SS7

TC_Begin(refA) Invoke (Id1)

TC_Continue(refB,refA) Return_Result (Id1)

PSB

TC_Continue(refA,refB) Invoke (Id2) Invoke(Id3)

TC_Continue(refB,refA) Return_Result (Id2)

TC_End(refA) Return_Result (Id3)

69

X. Lagrange, TELECOM Bretagne, dept RSM, RES303-1 à 4 – Signalisation sémaphore - 0.9. – 2007Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de TELECOM Bretagne, tout transfert hors de TELECOM Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.

Dialogue non structuré

• Possibilité d’envoyer des messages en dehors d’une transaction



y g

• Pas de référence de transaction

PSA

Réseau SS7

TC_Uni() Invoke (Id1)

PSB

TC_Uni() Invoke(Id1)

...

70


Exemple de messagetransaction =TC_beginmessage type tag

message type length



71


component type tag

component type length

invoke identity type tag

invoke identity type length

composant = invoke

référence de l'opérationinvoke identity

OID type tag

OID type length

OID code type d'opération :

MAP _ UPDATE _ LOCATIONdu protocole MAPversion 2

parameter type tag

parameter type length

parameter value

DTID type tag

DTID type length

Destination Transaction Identity

OTID type tagOTID type length

Originating Transaction Identityréférence de transactiongérée par l'origine

référence de transactiongérée par le destinataire

...

7. Synthèse



MTP

TCAP

UserPart(TUP

SSUTR2ISUP)

MTP

PS PTS

SCCP

xAP

MTP

UserPart

PS

SCCP

MTP

TCAP UserPart

PS

SCCP

xAP

MTP

PTS

Signalisation associée circuit

User Part : applicatifs de traitement de l'appel téléphonique (y compris en international)

Signalisation non associée circuit

SCCP : échanges de signalisation en internationalen mode connecté ou non

TCAP : structuration des dialogues

xAP : Application Part (MAP, Mobile Application Part, INAP, Intelligent NetworkApplication Part,… )

72


8. Références



[Dub 99] Olivier Dubuisson, ASN.1 communication entre systèmes hétérogènes, Collection Technique etScientifique des Télécommunications, Editions Springer, 1999.

[MOD 90] Modarressi A.R. et Skoog R. A.,«Signaling System No. 7: A Tutorial», IEEE CommunicationsMagazine, Juillet 1990.

[RUS 00] Travis Russell, Signalling system #7 , 3rd edition, Mac Graw Hill, 2000

[MAN] R. Manterfield, Common Channel Signalling , , IEE Telecommunications series 26, 1991

[Rig] Claude Rigault, Principes de commutation numérique, Editions Hermès, 1998.

73




RES 303Signalisation dans les réseaux

Cours 5 et 6. Architecture et procédures dans le réseau fixe de GSM

Xavier Lagrangedép. RSM 03/04ENST Bretagne

Sommaire



1. Utilisation du SS7 dans le cas de GSM........................................ 1

2. Déroulement des fonctions de mobilité ...................................... 12

3. Déroulement des fonctions de communication........................... 29

4. Messages courts......................................................................... 38

5. Références ................................................................................. 45

6. Annexe : organisation des données ........................................... 46

1. Utilisation du SS7 dans le cas de GSM



1.1. Rappel sur l'architecture générale de GSM

• Un réseau GSM s’appelle un PLMN, Public Land Mobile Network

• Deux sous-réseaux principaux

- le réseau d’accès (BSS, Base station Sub System)- le réseau cœur (NSS, Network Sub System)

• Utilisation de la signalisation sémaphore SS7- au sein du NSS sur toutes les interfaces- à l’interface entre le BSS et le NSS (i.e. entre le BSC et le MSC)

1

X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.

BSS NSS

HLRinterface A



BTS

BTS

BTS

BSC

BTS

BTS

BSC

D

Abis

circuits de parole canal sémaphore SS7

PSTNE

C

G

MAP

ISUP

MSC VLR

MSC VLR

MAP

MAPMAP

BTS : Base Transceiver Station

BSC : Base StationController

MSC : Mobile-servicesSwitching Centre

HLR : Home LocationRegister

VLR : Visitor LocationRegister

2


Utilisation du SS7 pour GSM



• La séparation entre MSC et VLR par une interface utilisant le SS7 n’est plusconsidérée : MSC/VLR = 1 équipement

• Utilisation du SS7 sur l’interface A entre le BSC et le MSC/VLR

• Utilisation du SS7 au sein du NSS- Chaque opérateur mobile déploie son propre réseau sémaphore- Les MSC/VLR et le HLR sont des PS du réseau sémaphore de l’opérateur - Un MSC/VLR d’un pays doit pouvoir dialoguer avec un HLR d’un autre pays

=> utilité de SCCP pour l’itinérance internationale (appellation globale)

• Protocole MAP (Mobile Application Part) spécifique au GSM dans le NSS pour lagestion de la mobilité et les messages courts (SMS)

• Réutilisation du protocole ISUP pour l’établissement des appels et les services

supplémentaires

3


Rappel des interfaces

nom localisation utilisation



Um MS--- BTS interface radio

Abis BTS--- BSC divers

A BSC --- MSC divers (interface BSS-NSS)

C GMSC --- HLR interrogation HLR pour appel entrant

C SM-GMSC --- HLR interrogation HLR pour message court entrant

S D VLR --- HLR gestion des infos d'abonnés et de localisation

S D VLR --- HLR service supplémentaires

7 E MSC --- SM-GMSC transport des messages courtsE MSC --- MSC exécution des handovers

G VLR --- VLR gestion des informations d'abonnés

F MSC --- EIR vérification de l'identité du terminal

MSC --- VLR divers (rarement conforme à la norme)

H HLR --- AuC authentification

B

4


1.2. Interconnexion PLMN-RTC

P SPTS



PS PS

PS PSPSHLR

PTS

MSC/VLR

CAA CAA

CAA

PLMN RTC

circuit de parole

canal sémaphore SS7

MSC/VLR

PLMN : Public Land Mobile NetworkRTC : Réseau Téléphonique Commuté (=PSTN, Public Switched Telephone Network)

• Les différents PLMN d’un même pays sont également interconnectés

5


PS

PTS

RTC pays B

PS

PLMN pays B



PTS

PS

PS

PS

PTS

PTS PTS

PS

PS

PS

réseau SS7international

RTC pays A

PTS

PSPS

PLMN pays A

PS

PS

PS

PS

PTS

PS

PS

Interconnexion de PLMN en international

Chaque PLMN est connecté – au réseau sémaphore SS7 international – au réseau téléphonique international par des circuits de parole

6


1.3. Architecture en couches pour l'accès

• Principe de base : un terminal GSM est un terminal RNIS sans fil



• L'interface A (entre BSC et MSC) utilise les couches basses de SS7MTP + SCCP en mode connecté

• La couche 3 est composée de plusieurs sous-couches- gestion de la ressource radio (RR, Radio Resource management) entre MS et

BSC- gestion de l’itinérance et de la sécurité (MM, Mobility Management) entre MS

et MSC- gestion des connexions (CM, Connection Management)

• La couche CM est composée de- contrôle d’appel (CC, Call Control) décalqué du RNIS [Q.931]- services supplémentaires (SS, Supplementary Services) décalquées du RNIS- service de messages courts (SMS, Short Message Service) défini pour GSM

• La BTS relaye tous les PDU de niveau réseau (sauf exception)

• La BSC relaye tous les PDU de niveau au dessus de RR

7


CM CM



CM CMMM MM

RR RR BSSAP BSSAP

SCCP SCCP

MTP3 MTP3

LAPDm

LAPDm

LAPD LAPD MTP2 MTP2

Ph Layer Ph Layer Ph Layer Ph Layer MTP 1 MTP1

MS radio/Um BTS Abis BSC A MSC

CM : Connection Management MM : Mobility Management RR : Radio Resource

8


Identification des messages dans le cas d’un terminal filaire

S t



Set up

numéro de port(référence ligne physique)

• Chaque ligne d’abonné correspond à un port sur le commutateur (répartiteur)• L’identification se fait de façon physique

9


Identification des messages dans le cas d’un terminal mobile



Set up

sur canal physique(par ex: slot 3, freq 41)

sur connexion SCCP(par ex: n° 27)

• Le mobile transmet les messages sur un canal physique radio

• Le MSC les reçoit sans avoir aucune référence aux aspects radio

• Table dans le BSC

BTS + Canal physique Connexion SCCP

15 et (slot 3, freq 41) connexion 27

… …

• Principe conservé dans l’UMTS

10


1.4. Architecture en couches au sein du sous-réseau fixe

MAP MAP



MAP MAPISUP ISUP TCAP TCAP

SCCP SCCP

MTP3 MTP3 MTP3 MTP3

MTP2 MTP2 MTP2 MTP2

MTP1 MTP1 MTP1 MTP1

CAA MSC/VLR HLR

Principes généraux

• Utilisation du SS7

• Etablissement des appels en réutilisant au maximum les protocoles classiques(ISUP)

• Protocole spécifique MAP utilisé pour l'itinérance, la sécurité

11


2. Déroulement des fonctions de mobilité

- dialogues gérés par le protocole MAP dans le NSS

d l bil h MM M bilit M t



- dans le mobile, couche MM : Mobility ManagementCM : Connection Management

- dialogues transparents au sein du BSS.

12


2.1. Fonctions de sécurité

pour l'opérateur

A th tifi ti d l' b é



Authentification de l'abonnéVérification d'une clé secrète stockée dans la carte SIM

=> Algorithme A3 et clé Ki secrète + nombre aléatoire RAND

pour l'usager

Confidentialité des informations utilisateursChiffrement voix, données et signalisation

=> Algorithme A5 et clé de chiffrement Kc (calculée à partir de Ki et RAND)

pour l'usager et l'opérateur

Confidentialité de l'identité de l'utilisateur allocation dynamique d'une identité temporaire transmise en mode chiffré

(TMSI, Temporary Mobile Subscriber Identity )

13


Principe général de l'authentification

AUC



Ki

A3

RANDRAND

SRES

SRES

SRES=SRES ?

A3

SRES

Ki

AUCGSMKi

Ki

AUC = Authentication Centre (généralement intégré dans le HLR)

14


… Principe général de l'authentification

• Authentification du terminal par le réseau

• Algorithme A3 « à sens unique »



Algorithme A3 « à sens unique »RAND : 128 bitsKi : 64 bitsSRES : 32 bits

(RAND, Ki) --- calcul simple ---> SRES

Il faut plusieurs centaines de milliers de couple (RAND, SRES) pour découvrir Ki

• Avec un couple (RAND,SRES) pour un mobile donné fourni par le centred’authentification, tout équipement peut authentifier le mobile en question

• Dans l’UMTS, authentification mutuelle :- du terminal par le réseau

- du réseau par le terminal

15


Principe général du chiffrement

RAND début de

communication



Ki

A8

Kc

Algorithme de création de la clé

A5 Algorithme de chiffrement

Numéro FN (Frame Number ) de trame incrémenté toutes les 4,615 ms

données àtransmettre sur

burst courant

données chiffrées pour burst courant

séquence de chiffrement

16


… Principe général du chiffrement

• Constitution d’une clé de chiffrement (secrète) à partir de RAND

• Clé identique pendant toute la communication



Clé identique pendant toute la communication

• Clé renouvelé à chaque nouvelle communication (=> authentification à chaquecommunication)

• Toutes les données de sécurité sont contenues dans

(RAND, SRES, Kc) = Triplet de sécurité

• Séquence de chiffrement varie à chaque nouvelle trame TDMA- Compteur FN (Frame Number) : 0 à 2 715 647- Incrémenté à chaque nouvelle trame

- Période : 2 715 647 * 4,1615 ms soit 3h 30 mn• Algorithme A5 dans le terminal et dans la BTS

- même famille d’algorithmes dans tous les terminaux et les réseaux- Algorithme A5/1 : traditionnel- Algorithme A5/2 : moins protégé

- Algorithme A5/3 : plus résistant (normalisé, non utilisé, brevets Mitsubishi)

17


Gestion des triplets

AUCVLR HLR



Ki

A3 A8

RAND

RAND SRES Kc Triplet

RAND SRES K c

RAND SRES K c

RAND SRES K c

RAND SRES K c

RAND SRES K c

• Transmission de 5 triplets en un seul message MAP

18


Déroulement de la procédure

terminal MSC/VLRBTSSIM



RAND SRES Kc

RAND

A8 A3

Ki

SRESKc = ?

Cipher_mode_command

A5

Kc

terminal MSC/VLRAutenticate (RAND)

Autenticate response (SRES)

Cipher_mode_complete

A5

BTS

Kc

SIM

Kc

Cipher_mod…

RAND

19


Conclusions

SIM



MS

IMSI

Ki A3

A8

Kc

RAND

SRES

TMSI

IMSI

A3

TMSI

IMSI

Kc

Ki

A8

A5

HLR/AUCVLR BTS

S

Kc

A5

Kc

(Sur fond gris, les données variant dans le temps)

– Coté réseau, les données de sécurité sont dans l’AuC

– Coté mobile, les données de sécurité sont toutes dans la carte SIM

– Il est possible que chaque opérateur développe ses propres algorithmes A3 et A8

20


2.2. Mise à jour de localisation

Mise à jour de localisation = Location updating procedure (Inscription)

– La mise à jour de localisation se fait lorsque le mobile change de zone de



j q glocalisation

– Possibilité de mise à jour périodique

Différents cas de mise à jour de localisation

– Nouvelle zone dépend du même VLR=> procédure rapide sans action sur le réseau fixe=> authentification éventuelle

– Passage dans un nouveau VLR=> échange de messages SS7 sur le réseau fixe (procédure plus longue)=> authentification et chiffrement quasi obligatoire=> allocation d'un nouveau TMSI

21


Première mise sous tension

• Le mobile ne dispose pas de TMSI, il utilise l’IMSI

• Le réseau doit authentifier le mobile : le VLR demande des triples de sécurité auHLR



HLR

• La mise à jour de localisation consiste à faire deux opérations imbriquées :- informer le HLR que le mobile se trouve dans un VLR donné- transférer le profil de l’abonné du HLR vers le VLR

• Les deux opérations constituent une même transaction

• Allocation d’un TMSI en fin de procédure

22


MS

MM LOCATION UPDATING REQUEST (IMSI)

COMPLETE L3 I NFO .[LOC. UPD.]

MSC/VLR HLR BSS



23


Invoke TC_Begin

Invoke TC_Continue

Return ResultTC_Continue

Return ResultTC_End

MAP _ SEND _ AUTHENTICATION _ INFO ack

MAP _ UPDATE _ LOCATION

MAP _ INSERT _ SUBSCRIBER _ DATA

MM TMSI-REALLOCATION COMMAND

MM LOCATION UPDATING ACCEPT

MM TMSI-REALLOCATION COMPLETE

MAP _ SEND _ AUTHENTICATION _ INFO

MM AUTHENTICATION REQUEST

MM AUTHENTICATION RESPONSE

RR CIPHERING MODE COMMAND

RR CIPHERING MODE COMPLETE

BSSMAP CIPHER MODE COMMAND

MAP _ UPDATE _ LOCATION ack

MAP _ INSERT _ SUBSCRIBER _ DATA ack

BSSMAP CIPHER MODE COMPLETE

Première mise à jour delocalisation

avec identité complète IMSI

Changement de VLR

• Le mobile se trouvait dans une cellule dépendant du old VLR et passe dans unecellule dépendant d’un nouveau VLR.

• Le TMSI était alloué par l’ancien VLR Seul le old VLR peut identifier le mobile



Le TMSI était alloué par l ancien VLR. Seul le old VLR peut identifier le mobile(i.e. retrouver l’IMSI)

• Pour que le nouveau VLR connaisse l’ancien VLR, le mobile indique l’anciennezone de localisation où il se trouvait (old LAIOld pour Location Area Identity )

• Au niveau de chaque VLR, est stocké une table de correspondance- zone de localisation <-> identité du VLR

• Le profil de l’abonné est systématiquement transféré depuis le HLR (pour éviter la

propagation d’erreurs dans le profil)• Pour une bonne gestion de la mémoire des VLR, il faut effacer le profil dans

l’ancien VLR.

• Allocation quasi systématique d’un TMSI en fin de procédure

24


COMPLETE L3 I NFO .[LOC. UPD.]

MM LOCATION UPDATING REQUEST (TMSI,LAIold)

MAP SEND IDENTIFICATION (TMSI)

MSC/VLR HLR MSold VLR BSS



25


MAP _ SEND _ IDENTIFICATION (TMSI)

MAP _ CANCEL _ LOCATION

MAP _ SEND _ IDENTIFICATION ack (IMSI, RAND, SRES, KC)

MM LOCATION UPDATING ACCEPT

MM TMSI-REALLOCATION COMPLETE

MM AUTHENTICATION REQUEST

MM AUTHENTICATION RESPONSE

RR CIPHERING MODE COMMAND

RR CIPHERING MODE COMPLETE

BSSMAP CIPHER MODE COMMAND

BSSMAP CIPHER MODE COMPLETE

MM TMSI-REALLOCATION COMMAND

MAP _ UPDATE _ LOCATION

MAP _ INSERT _ SUBSCRIBER _ DATA

MAP _ UPDATE _ LOCATION ack

MAP _ INSERT _ SUBSCRIBER _ DATA ack

MAP _ CANCEL LOCATION ack

Mise à jour de localisationdans le cas d'un changement

de VLR

Exercice : compléter le schéma suivant



Mise à jour de localisationsans changement de VLR

• L'authentification n'est pas obligatoire

• Il peut y avoir réallocation d'un TMSI

26


Itinérance internationale

• Le mobile va dans un pays étranger Réseau visité : VPLMN pour Visited PLMN

Réseau nominal : HPLMN pour Home PLMN



• Le mobile fait une mise à jour de localisation de façon habituelle

• En général,- le réseau ne peut pas déterminer l’ancien VLR à partir de l’identité de

l’ancienne zone de localisation- le mobile indique explicitement son IMSI

• Construction de l’appellation globale à partir de l’IMSI du mobile

• Question : le HLR du réseau visité est-il concerné par la mise à jour delocalisation ?

27


HLR

PLMN 1

c+e d+f



BSS

Liaison sémaphore

MS

VMSC

PLMN 1

PTS

PLMN 2


PS

PS

a

b

c+e

c+e

c+e

d+f

d+f

d+f

g

h

28


3. Déroulement des fonctions de communication

3.1. Appel Sortant

BSS MSC/VLR PHONEMS

CAA ouMSC …



COMPLETE L3 INFO[CM_REQUEST]

(TMSI)

CC ALERTING

IAM (CIC,n°tel)

authentification

CC SET_UP(called ISDN Number)

CC CALL_PROCEEDING

R

I

N

G

ACM (CIC)

CC CONNECT

ANM (CIC)

CC CONNECT_ACKNOWLEDGE

décroché

chiffrement

modification

ressource radio

29


Appel sortant international

HLR



Liaison sémaphore

Liaison usager

BSSMS

VMSC/VLR

a

CAA

c

Pays P3CTI

CTI

PTS

PLMN 1(HPLMN)

PLMN 2(VPLMN)

CTI


réseautéléphoniqueinternationalPS

PS

b

c

c

c

30

X. Lagrange, ENST Bretagne, dept RSM, RES 303-5 et 6 – Architecture et procédures dans le réseau Fixe de GSM - 5.5. – 2004

Toute utilisation de ce support pour un cours à l’extérieur de l’ENST Bretagne, tout transfert hors de l’ENST Bretagne et toute utilisation commerciale sont interdites.

3.2. Appel Entrant

HLR



MS BSS MSC/VLR GMSC CAA

2

1

3

4

7MSISDN

I M S I

M S R N

M S I S D

N

M S

R N

5

6

MSRNTMSI

Principe simplifié de l'appel arrivé (ou entrant)

• Pour établir un appel téléphonique (protocole ISUP), il faut un numéro detéléphone dont les premiers chiffres donnent la localisation du demandé

• A chaque MSC/VLR est affecté une plage de numéros de roaming ou MSRN,Mobile Station Roaming Number, utilisé pendant les quelques secondes del’appel vers un mobile

31



BSS MSC/VLR GMSC

MS

HLR LE

SEND_ROUTING_INFO(MSISDN)PROVIDE_ROAMING_NUMBER

(IMSI)

IAM :Set_up



CC ALERTING

IAM (CIC,MSRN)

CC SET_UP

(calling Number)

R

I

N

G

ACM (CIC)

CC CONNECT

CC CONNECT_ACKNOWLEDGE

décroché

PROVIDE_ROAMING_NUMBER Ack

(MSRN) SEND_ROUTING_INFO Ack

(MSRN)

RR Paging

RR Paging result

(TMSI)

CC CALL_CONFIRMED

ANM (CIC)

ACM

authentification

chiffrement

modification

ressource radio

32



Appel entrant international

HLR

PLMN 1(HPLMN)

réseau



Liaison sémaphore

Liaison usager

BSSMS

VMSC/VLR

CAA

Pays P3CTI

CTI

PTS

PLMN 2(VPLMN)

CTI


réseautéléphoniqueinternationalPS

PS

GMSC

• Grâce au MSRN, les CTI (commutateurs de transit internationaux) routent l’appelvers un mobile sans aucune modification de leur pile protocolaire

• Apparition de l’effet trombone

33



3.3. Appel mobile-mobile

L'effet trombone existe aussi en appel mobile-mobile

Pays 2 Pays 1



MSC/VLR

GMSC

VMSC/VLR

VPLMN de B

HPLMN de B (et de A)(=IPLMN)

HLR

a

b

c

d

e

f

A

B

a

circuit

signalisation

34



Routage optimal

IPLMN

Pays 2 Pays 1



GMSC/VLR

VMSC/VLR

HPLMN de B (et de A)

circuit

signalisation

HLR

b

c

d

e

f

IPLMN

a

A

B

VPLMN de B

35



3.4. Fin de communication

BSS MSC/VLR PHONE

MS

CAA ouMSC …



REL (CIC)

DISCONNECT

RELEASE

RLC (CIC)

RELEASE COMPLETE

Raccroché par l'abonné mobile

36



BSS MSC/VLR PHONEMS

CAA ouMSC …



REL (Release)

DISCONNECT

RELEASE

RLC (Release comp)RELEASE COMPLETE

Raccroché par le poste fixe

37



4. Messages courts

4.1. Le service de message courtsTransmission d'un message court de 160 caractères entre un serveur et le mobile



Transmission d un message court de 160 caractères entre un serveur et le mobile[GSM 03.40]

SC : Service Center (SM-SC, Short Message Service Center)

– possibilité de stockage des messages en cas d'indisponibilité du mobile demandé

– réseau capable d'avertir le SC de la disponibilité d'un mobile

– horodatage des messages par le SC

Remarques

– le transfert de messages courts peut se faire en cours de communication sansallocation supplémentaire de ressource radio

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Classes de message

0 message destiné au mobile, affichage immédiat et acquittement immédiat (pasnécessairement stockage ni dans carte SIM, ni dans terminal)

1 message à stocker destiné au mobileacquittement si stockage possible dans terminal ou carte SIM



acqu tte e t s stoc age poss b e da s te a ou ca te S

2 message destiné à la carte SIM et acquittement positif si stockage dans la carte

3 message destiné à un terminal externe mais acquittement dès que le messagepeut être stocké dans le mobile

Applications possibles

– messagerie bi-directionnelle – services supplémentaires non structurés

transmission de consommation de taxes téléphoniques en temps réel

– programmation/lecture à distance de carte SIM

(pour carte SIM avec communications pré-payées)

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Transmission des messages courts dans le réseau

• Messages courts transportés dans des messages MAP

• Utilisation de la signalisation sémaphore non associée circuit (économie)• Il n’y a pas besoin de numéro de roaming



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4.2. Transfert sortant d'un message court

Le mobile est authentifié s'il est n'est pas en communication

SMS



authentification etchiffrement

SMS-

IWMSC

SMS CP-ACK

SCMS BSS VMSC/VLR HLR

SMS CP-DATA[RP-DATA]

accès et allocation canal

libération

MAP _ FORWARD _ SHORT _ MESSAGE

MAP _ FORWARD _ SHORT _ MESSAGE ack

stockage dumessageSMS CP-ACK

SMS CP-DATA[RP-ACK ]

Transfert d'un message court par un mobile

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4.3. Transfert entrant d'un message court



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SMS-GMSC

MAP _ SEND _ ROUTING _ INFO _ FOR _ SM


Transfert du message

MAP SEND ROUTING INFO FOR SM ack



compte-rendud'expédition

MAP _ SEND _ ROUTING _ INFO _ FOR _ SM ack

MAP _ FORWARD _ SHORT _ MESSAGE

MAP _ FORWARD _ SHORT _ MESSAGE nack

RR PAGING REQUEST

PAGING

RR PAGING REQUEST

PAGING

MAP _ REPORT _ SM _ DELIVERY _ STATUS

MAP _ REPORT _ SM _ DELIVERY _ STATUS ack

Transfert d'un message court sans succès vers un mobile

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SMS-

IWMSC


accès et allocation canal

MM LOCATION UPDATING REQUEST



alerte

suite de l'inscription

COMPLETE L3 I NFO.[LOC . UPD.]

MAP _ READY _ FOR _ SM

MAP _ READY _ FOR _ SM ack

MAP _ ALERT _ SERVICE _ CENTRE

MAP _ ALERT _ SERVICE _ CENTRE ack

transfert message court suivant procédure

Réveil d'un mobile après échec d'un message court

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5. Références

[Ebe 99] J. Eberspächer & J.H. Vögel, GSM Switching, services and protocols, Editions John Wiley, 1999.[MoP 92] M. Mouly, M.B. Pautet, The GSM system for Mobile communications, Publié par les auteurs, 1992

(http://perso.wanadoo.fr/cell.sys/index_fr.htm).

http://perso.wanadoo.fr/cell.sys/index_fr.htm

http://perso.wanadoo.fr/cell.sys/index_fr.htm



GSM 09.02 : TS 100 974, Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Mobile Application Part (MAP) specification, version 6.1.1 Release 1997, 1998-08

45



6. Annexe : organisation des données

6.1. Identités et numéros

Identité de l'abonné



Identité de l abonné

IMSI : International Mobile Station Identity (au plus 15 chiffres)

MCC : Mobile Country Code 3 chiffres (France = 208)MNC : Mobile Network Code 1 ou 2 chiffres (FT = 01, SFR = 10, Bouygues = 20)MSIN : Mobile Subscriber

Identification Number jusqu'à 11 chiffres.(comprend le numéro de HLR)

Numéro de l'abonné

MSISDN : Mobile Station ISDN Number CC : Country Code jusqu'à 3 digits (France = 33)NDC : National Destination code (FT = 607 et 608, 68x,

SFR=603, 609 et 61x, Bouygues = 66x)SN : Subscriber Number (France = 6 chiffres)

(comprend le numéro de HLR)

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6.2. Données liées à la mobilité

TMSI : Temporary Mobile Station Identity (au plus 4 octets)

LAI : Location Area Identity MCC : Mobile Country Code cf. IMSIMNC : Mobile Network code cf. IMSI



MNC : Mobile Network code cf. IMSILAC : Location area code jusqu'à 2 octets

Identité temporaire : TMSI (+ LAI)

MSRN : Mobile Station Roaming Number numéro de roaming permettant de réutiliser les protocoles téléphoniques

classiques pour un appel vers un mobile (ISUP, SSUTR2, TUP)

à noter aussi

Handover Number :

numéro de handover permettant au "MSC ancre" d'appeler le nouvel MSC par appel téléphonique normal pour établir un circuit de parole

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6.3. Tableau récapitulatif

Sigle Signification Mémo-risation

connude l'uti-lisateur

Utilisé par le réseau

IMSI International MobileStation Identity

SIM,HLR,VLR

N Pendant l'inscription, les appels sauf sur l'interface radio



TMSI Temporary Mobile StationIdentity

SIM, VLR N Sur l'interface radio, pour l'inscription etles appels

IMEI International MobileEquipement Identity

terminal,EIR

N Pour l'inscription et les appels suivantle paramétrage du réseau

MSISDN Mobile Station ISDNNumber

HLR,VLR O Converti en IMSI par le HLR

MSRN Mobile Station RoamingNumber

VLR N Alloué par le VLR au GMSC (via leHLR) pour router l'appel arrivée

PIN Personnal IdentificationNumber

SIM O Clé totalement locale à la stationmobile

Ki Authentication key SIM,AUc (HLR) N Jamais transmis dans le réseau

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Documents

25974208 RES 303 Signal is at Ion Dans Les Reseaux