2.Les Reseaux Cellulaires

8/3/2019 2.Les Reseaux Cellulaires

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1TR-3 : Rseaux de mobiles et rseaux sans fil - (c) F. BONNARDOT Reproduction interdite

Rseaux de mobilesLes rseaux cellulaires

Couvre presque tout le territoire (91 %) - Commercialis en 1991Zone de frquence : 900 MHz et 1 800 MHz (bi-bande)

+ 1 900 MHz aux USA (tri-bande)

Le rseau est organis en cellules.Chaque cellule doit utiliser des canaux frquentiels distincts.

Zone rurale

Zone pri-urbaine

Zone urbaine

Micro-cellules 100m de diamtre

Macro-cellules 35Km de diamtre

Supports GSM ralis partir du cours de

J. Garinet (Iut de Colmar)


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HLRAUC

MSC

BSC

BSCBTS

BTS

BTS

VLR

PSDN, ISDN

GMSC

EIR

Rseaux mobilesLes rseaux cellulaires

Home Location RegisterBase de donnes sur les

abonns(n tel MSIDSN, chiffrement,

ref. VLR, abonns, ...)

Mobile Station

Equipment Identity RegisterBase de donnes des mobiles

autorise (nIMEI)=> dtection mobiles vols

Authentification CenterCode PIN des cartes SIM

Visitor Location RegisterBase de donnes sur lesutilisateurs locaux des BTS

Copie de la HLR (cache)

Mobile ServiceSwitching CenterCommutateur numrique

+ Taxation 1 par rseau GSM

Base Station ControllerContrle jusqu' 60 BTSGestion des canaux radio.

Base Tranceiver Station : Antennes qui ont en charge l'accs radio(modulation dmodulation codage correcteur d'erreurs - galisation)

Gateway versrseau RTC, ISDN, ...


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Liaison full duplex : 124 canaux en montant et en descendant

n porteuses montantes (up)( MobileBTS)

n porteuses descendantes (down)( BTSMobile)

200KHz

frquence

Couple Montant+descendant =Canal radio (CH)

Sur le mobile trace, le numro du canal est donn par le champ BCCH.On peut partir de ce numro retrouver la frquence (cf. TP).

Modulation GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying)


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Multiplexage temporel : un canal frquentiel montant et un canal frquentiel descendant,on associe un Time Slot TS

Il y a 8 Time Slot disponibles, on peut donc grer 8 mobiles par frquenceContrairement au rseau Ethernet o l'on a des burst, ce dcoupage garantit un dbit pour chaque tlphone (indispensable pour transmettre la voie en tempsrel).

Le Time Slot 0 est rserv au dialogue entre les mobiles hors communications

(envoi d'information, demande d'appel, ....).

TGSM

TS0 TS1 TS7Trame

TDMA

A

TS 156.25 bits

Time

slot


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Le tlphone faisant partit d'un rseau , on ne va mettre que des donnes (TCH) maisgalement des informations de signalisation (demande d'appel, demande de paramtres, ...).

Il faut donc rserver de temps autres des zones pour mettre des donnes de contrle.

On va donc crer une multi-trame contenant plusieurs trames donnes (TCH) et quelques

Trames de contrle (SACCH).

Structure d'une trame :

Chaque canal frquentiel est dcoupen time slots (BP).

L'assemblage de 8 slots forme une trame

Chaque slot contient un burst. Les burstsne sont pas ncessairement associs aumme mobile.


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Structure d'une trame :

Chaque canal frquentiel est dcoupen time slots (BP).

L'assemblage de 8 slots forme une trame

L'assemblage de 26 trames forme unemultitrame

Chaque slot contient un burst. Les burstsne sont pas ncessairement associs aumme mobile.

Exemple :Sur les 8 time slots, 7 sont associs au transfert de conversation sur 7 portables diffrentsLe premier time slot BP0 servira a transmettre des informations de contrle, ...

(une information diffrente par frame)Si on a 4 canaux, on pourra traiter 28 communications.


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Rseau de mobilesLes rseaux cellulaires

Les mobiles ne sont pas tous la mme distance de l'antenne.

Le temps de propagation est donc diffrent d'un mobile l'autre.

En ville : les mobiles sont proches des antennes => pas de pb.

la campagne : grande distance => il faut compenser les tempsde propagation en mettant un peu avant.

mob1

mob2

mob3

TS 1 TS 2 TS 3TS 0

TaTa

Cette avance est fournie par la BSCelle s'appelle Ta (Timing Advance)

Attention Ta n'est pas en secondes!!!

Ici la flche symbolise leTemps de propagation


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Multiplexage frquentiel :Certains canaux frquentiels peuvent tre plus perturbs par des parasites,

du bruit, du multitrajet (rebond des ondes),

Afin d'viter d'tre gn trop souvent par ces parasites, il est possible de

changer la frquence d'mission utilise l'aide d'un gnrateurpseudoalatoire.

Autre avantage : il faut connatre la squence pour intercepter lacommunication.

t

frquence

mob1

mob1mob1

mob1

mob1

mob1

mob1mob2 mob2

mob2

mob2

mob2

mob2

mob2

Zoneparasite


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Rseau de mobilesLes rseaux cellulaires

Niveau de rception Niveau minimal de rception

Numro de cellule

Identification Station de Base

Critre indiquant siLa cellule est bien reue

Critre de reslection


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Les transparents suivants

constituent un glossaire etne seront utiliss qu'en TD

/ TP.


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TCH

SACCH

SDCCH

FACCH

FCCH

SCH

BCCH

PCH

AGCH

RACH

BTS

Can

aux

non

dd

is

Canaux

ddis

Diffu

sio

n

Contrle

Canaux logiques de signalisation et de communication :

TCH : Traffic Channel (voix ou DATA)

SACCH : Slow Associated Control Channel(supervision d'une liaison : contrle de puissance, dequalit, remonte des mesures)

SDCCH : Stand Alone Dedicated Control Channel(canal allou aux phases d'tablissement de lacommunication : signalisation et mise jour de lalocalisation, ...).

FACCH : Canal servant excuter les hand-overs, ilprend momentanment le slot rserv au TCH


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TCH

SACCH

SDCCH

FACCH

FCCH

SCH

BCCH

PC

H

AGCH

RACH

BTS

Can

aux

non

dd

is

Canaux

ddis

Diffu

sio

n

Contrle


PCH : Paging Channel : Diffusion de l'identit d'unmobile. Lorsque le rseau veut communiquer avec unmobile, il diffuse l'identit du mobile sur un ensemble decellules.

BCCH : Broadcast Control Channel : canal de diffusion

des informations spcifiques de la BTS de la cellule et desBTS voisines.

SCH : Synchronisation Channel : Identification de la BTSet synchronisation du mobile sur celle-ci.

FCCH : Frequency Correction Channel : Calage dumobile sur la frquence porteuse.


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TCH

SACCH

SDCCH

FACCH

FCCH

SCH

BCCH

PC

H

AGCH

RACH

BTS

Can

aux

non

dd

is

Canaux

ddis

Diffu

sio

n

Contrle


RACH : Random Access Channel : Permet au mobile designaler la BTS qu'il veut effectuer une opration sur lerseau.

AGCH : Access Grant Channel : Utilis pour l'allocationd'un canal ddi un mobile. Il contient la description

complte du canal utilis : numro de porteuse et numrodu slot utilis, il contient galement le paramtre TA.


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FCCH

SCH

BCCH

P

CH

BTS

Can

aux

non

dd

is

Diffu

sio

n

EN VEILLEPCH : Paging Channel : Diffusion de l'identit d'unmobile. Lorsque le rseau veut communiquer avec unmobile, il diffuse l'identit du mobile sur un ensemble decellules.

BCCH : Broadcast Control Channel : canal de diffusiondes informations spcifiques de la BTS de la cellule et desBTS voisines.

SCH : Synchronisation Channel : Identification de la BTSet synchronisation du mobile sur celle-ci.

FCCH : Frequency Correction Channel : Calage dumobile sur la frquence porteuse.

R d bil


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SACCH

SDCCH

FACCH

AGCH

RACH

BTS

Can

aux

non

dd

is

C

anauxddis

ContrleETABLISSEMENTDAPPEL

SACCH : Slow Associated Control Channel(supervision d'une liaison : contrle de puissance, dequalit, remonte des mesures)

SDCCH : Stand Alone Dedicated Control Channel(canal allou aux phases d'tablissement de lacommunication : signalisation et mise jour de lalocalisation, ...).

FACCH : Canal servant excuter les hand-over, ilprend momentanment le slot rserv au TCH

RACH : Random Access Channel : Permet au mobile designaler la BTS qu'il veut effectuer une opration sur lerseau.

AGCH : Access Grant Channel : Utilis pour l'allocationd'un canal ddi un mobile. Il contient la description

complte du canal utilis : numro de porteuse et numrodu slot utilis, il contient galement le paramtre TA.

R d bil


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TCH

FACCH

FCCH

SCH

BCCH

P

CH

BTS

Can

aux

non

dd

is

C

anauxddis

Diffu

sio

n

ENCOMMUNICATION

SACCH

SDCCH

R d bil


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Les couches GSM :

CM

MM

RR

LAPDm

Phy.Layer

RR

LAPDm

Phy.Layer

Mobile BTS

Layer 1

Layer 2

Layer 3

Layer 2 : Link Access protocol D-Channel:Assure la gestion de la liaison dedonnes.

Layer 3 : RR : Radio Ressource Management :installation, maintenance et abandon duneconnexion radio.MM : Mobility Management :Enregistrement auprs du rseau,authentification, mise jour de lalocalisationCM : Call Management : tablissement,maintient et arrt d une communication.

Layer 1 : Couche physique de transmission:C est l interface Radio : cration desbursts, multiplexage, mesures.

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