Vol I French 1-101

GB_000_E1 GSM, GPRS, EDGE Basics

Objectifs du cours:

Apprendre les caractéristiques et la composition du système

GSM

Apprendre les Interfaces et Protocoles Principaux du système

GSM

Apprendre les caractéristiques du canal Radio du système GSM

Comprendre le Traitement des Signaux Vocaux des Interfaces

Radio.

Comprendre le Processus de Signalisation d’Appel de Base

Comprendre les caractéristiques et les principes du GPRS et du

EDGE.

Références:

ZXG10-BSS Preliminary Training Course

GSM Digital Mobile Communication Enginéering

Basic Knowledge of 2G Mobile Communication Technologies

GPRS Principles and Network Optimization

Table des matières1 Notions de base du GSM............................................................................................................................1

1.1 Développement du GSM...................................................................................................................1

1.1.1 Historique des communication mobiles..................................................................................1

1.1.2 Histoire du développement des communications mobiles domestiques.................................5

1.1.3 Les systèmes de communication mobile................................................................................5

1.1.4 Principales Technologies à Accès multiples...........................................................................9

1.1.5 Développement du réseau GSM...........................................................................................10

1.2 Composition et caractéristiques du GSM........................................................................................12

1.2.1 Concepts de base du réseau GSM.........................................................................................12

1.2.2 Composition du GSM...........................................................................................................13

1.2.3 Structure du Système et position de la BSS..........................................................................14

1.3 Interfaces et Protocoles du GSM.....................................................................................................19

1.3.1 Concepts...............................................................................................................................19

1.3.2 Introduction aux Interfaces Principales................................................................................20

1.3.3 Système de protocoles du GSM............................................................................................22

1.4 Services GSM disponibles...............................................................................................................28

1.4.1 Les services de télécommunications fournis par le GSM sont.............................................28

1.4.2 Services Supplémentaires du Système GSM........................................................................29

1.5 Interface sans fil GSM.....................................................................................................................30

1.5.1 Bande de Fréquence Radio de Fonctionnement du GSM.....................................................30

1.5.2 Le canal Physique sans fil du GSM......................................................................................33

1.5.3 Canal Logique GSM.............................................................................................................34

1.5.4 Traitement de la parole dans le système GSM......................................................................44

1.5.5 Technologies Sans Fil GSM.................................................................................................51

1.6 Processus de Signalisation de Base.................................................................................................60

i

1.6.1 Processus de Mise a jour de la Localisation de la SM (Location Update Process)...............60

1.6.2 Processus de détachement d’IMSI (IMSI Detach Process)..................................................61

1.6.3 Appel sortant d’un mobile et processus de décrochage de la partie appelée.........................62

1.6.4 Appel entrant pour un mobile et processus de décrochage de la partie appelante................63

1.6.5 Processus de Handover Intra-cellule....................................................................................65

1.6.6 Processus de Handover Inter-Cellule....................................................................................66

1.6.7 Processus de signalisation du contrôle de puissance...........................................................67

2 Notions de base du GPRS........................................................................................................................69

2.1 Vue d’ensemble du GPRS...............................................................................................................69

2.1.1 Caractéristiques du GPRS....................................................................................................69

2.1.2 Composition du Système GPRS et position du PCU dans le système..................................70

2.1.3 La Terminologie Générale du GPRS....................................................................................72

2.2 Canal GPRS....................................................................................................................................75

2.2.1 Canal physique du GPRS.....................................................................................................76

2.2.2 Canaux logiques du GPRS...................................................................................................76

2.2.3 Le Mappage des Combinaisons de Canaux Logiques dans les Canaux Physiques...............78

2.2.4 Codage de canal du GPRS....................................................................................................83

2.2.5 Mode de Fonctionnement du Réseau et Catégorie de SM....................................................86

3 Notions de base du EDGE........................................................................................................................91

3.1 Vue d’ensemble du EDGE..............................................................................................................91

3.2 Caractéristiques du système EDGE.................................................................................................91

3.3 Mise en oeuvre du EDGE dans le BSS............................................................................................93

3.3.1 Structure du ZXG10-MSS....................................................................................................93

3.3.2 Mise en oeuvre du EDGE pour le ZXG10-BTS...................................................................94

3.3.3 Mise en oeuvre du EDGE pour le ZXG10-BSC...................................................................94

ii

iii

1 Notions de base du GSM

Points clés

Technologies à accès Multiples (TDMA, CDMA, FDMA)

Interfaces et protocoles

Canaux radio du GSM (Canaux physiques, canaux logiques)

Saut de fréquences (Frequency hopping), transmission discontinue

Avance de temps, technologies de diversité

Processus d’appel

1.1 Développement du GSM

Les communications mobiles ont pour objectif de fournir des communications

n’importe quand et n’ importe où entre tout objets.

A partir d’un point du réseau de communication, le réseau mobile est une extension du

réseau de communication câblé, constituant les parties câblées et sans fil de la

communication. Fournissant l’accès de l’équipement utilisateur, la partie sans fil

transmet la voix et les données de façon fiable en utilisant des ressources

fréquentielles limitées, tandis que la partie câble qui constitue le PLMN effectue les

fonctions réseau telles que l’échange de messages, gestion d’abonnes, roaming et

authentification.

1.1.1 Historique des communication mobiles

Les communications mobiles étaient d’abord utilisées dans le domaine militaire et dans

certains domaines spéciaux dans les années vingt. Durant les années quarante, elles ont

commence à être employées pour l’usage civile. Les communications mobiles, ont

réellement explose dans la dernière décade. Le développement des communications

mobiles a connu les trois phases suivantes :

Le Système de communication mobile de première génération (1G)

1

Le Système de communication mobile de deuxième génération (2G)

Le Système de communication mobile de troisième génération (3G)

1. À partir années quatre-vingts, le système de communication mobile analogique

1G adopte la technologie de mise en réseau cellulaire. Cependant, le système de

communication mobile 1G possède les inconvénients suivants:

IL n’y a pas d’interface commune entre les systèmes.

Il ne peut continuer vu la numérisation rapide du réseau fixe et fournir des

services support numériques.

Il ne peut satisfaire la contrainte de grande capacité due à un bas taux

d’utilisation de la bande de fréquence.

Il est caractérise par un bas niveau de sécurité. Les informations échangées sur

le réseau peuvent être facilement écoutées clandestinement, le compte de

l’abonné peut être facilement détourné.

2. Vu les défauts des systèmes analogiques, le système de communications mobiles

numériques se caractérise par une transmission numériques, une technologie

d’accès multiple a division de temps : Time Division Multiple Access (TDMA),

technologie d’accès multiple a division de code a bande étroite : narrowband

Code Division Multiple Access (CDMA) ont été développés dans les années

quatre-vingt-dix. C’est ce qu’on appelle le système de communication

numérique 2G.

1) Compare au système de communication mobile 1G, le système de

communication mobile 2G:

Fournit une grande utilisation du spectre et une grande capacité du système.

Fournit des services diversifies (services de voix et services de données a

commutation de circuit a bas débit).

Permet un roaming automatique.

Fournit une meilleure qualité de voix.

Fournir un bon niveau de sécurité.

Peut être connecte au réseau ISDN ainsi qu’au PSTN.

2) Cependant, le système de communication mobile 2G présente les inconvénients

2

Chapter 1 Notions de base du GSM

suivants:

Il ne peut fournir que les services de données bas débit et ne peut supporter de

services multimédia. Par exemple, la vitesse d’accès Internet d’une Station

Mobile peut atteindre théoriquement un maximum de 9.6Kbps.

Différent systèmes de communication mobile dans le monde utilisent des

fréquences différentes et ne peuvent être compatibles les uns avec les autres, ce

qui rend difficile la mise en œuvre d’un roaming mondial.

De nos jours, l’Internet, le commerce électronique, et les communications multimédia

se développent très rapidement. L’incapacité à fournir un support solide aux

communications de données a déjà limite le développement du système 2G. La

demande de débits de données plus élevés et une pus grande diversité de services

implique l’évolution de la 2G a la 3G. La Fig. 1.1-1 montre le processus d’évolution.

IS-95CDMA

PDC

GSM

IS-136

IS-95-B

HSCSDGPRS

IS-136+IS-136HS

IS-2000MC WCDMA

ARIBWCDMA

UTRAWCDMA

IMT-2000

2G 2.5G 3G

EDGEUWC-136

2.75G

Fig. 1.1-1 Evolution de la 2G a la 3G

Dans la Phase2 et la Phase2+, deux modèles de services de données à haut débit sont

introduits au système GSM.

High Speed Circuit Switched Data (HSCSD), base sur un débit de données

binaire à grande vitesse et la commutation de circuits.

General Packet Radio Service (GPRS) base sur la commutation par paquets des

données.

Ces deux services sont appelés, services 2.5G. Adoptant la solution de codage adaptatif

haut débit, le GPRS fournit un débit de données jusqu'à 171 kbps.

Le EDGE for Enhanced Data Rates For GSM Evolution développé par l’ETSI adopte

la modulation 8-PSK (Phase Shift Keying). Il supporte un débit théorique maximal de

3


384kbps. Le EDGE est plus avance que le GPRS. Mais il ne peut pas fournir le débit

jusqu'à 2Mbps que fournit le système 3G. Ainsi, on l’appelle technologie 2.75G.

La recherche de la théorie 3G, le développement des technologies 3G et l’établissement

des standards ont commence dans le milieu des années 80.

Le International Mobile Telecommunication 2000 (IMT-2000) publie par l’Union

Internationale des Télécommunications (UIT) définit et décrit la 3G. Il permet aux

services de données mobiles et certains services de données fixes à grande vitesse

d’utiliser un ou plusieurs canaux radio et plateformes de réseau fixe. Il fournit :

Un standard mondial

Les services IMT-2000, qui est compatibles avec d’autres services du réseau

fixe.

Haute qualité

L’utilisation d’une bande commune dans le monde entier

De petits terminaux utilisables dans le monde entier

Roaming mondial.

Services et terminaux multimédia

Plus grande utilisation de la fréquence

Flexibilité pour le développement vers la prochaine génération

Débit de données hiérarchique a grande vitesse.

Débit jusqu’a 2Mbps dans en conditions fixes (Terminal non en mouvement)

Débit jusqu’a 384 Kbps pour un piéton.

Débit jusqu’a 144Kbps pour les stations embarquées dans un véhicule.

Actuellement, au lieu d’être dirigée par la technologie pure, la technologie de

communication se développe de façon à combiner l’interopérabilité des services et de

la technologie. On estime que le plus grand et plus profond changement dans les cinq à

10 prochaines années est la transition stratégique des services vocaux vers les services

de données en terme d’application commerciales et demande de services. Ce

changement va profondément influencer la courbe de développement de la technologie

de communication.

4


Certains chercheurs et opérateurs Télécom décrivent le système de communication

mobile de quatrième génération (4G) comme un nouveau monde meilleur que le 3G,

qui peut fournir des applications inimaginables. Le système 4G peut fournir plus de

100 Mbps de débit de transmission de données, ce qui est 10.000 fois plus grand que

les mobiles actuels et 50 fois plus que les mobiles 3G. Les mobiles 4G peuvent fournir

des contenus multimédia hautes performances. Par l’application du ID, la SM 4G peut

fournir peut servir d’équipement d’identification personnelle. Elle peut aussi recevoir

des films à haute résolution et des programmes TV, comme le pont de la combinaison

entre émissions et nouvelle infrastructure de télécommunication. De plus, certains

services tels que 4G ‘’wireless instant connexion ‘’, sont moins taxes que les services

3G.

1.1.2 Histoire du développement des communications mobiles domestiques

Depuis la première mise au point du système de communication mobile analogique

(système TACS) a été introduit a Guangzhou, les technologies de communication

mobiles chinoises se sont développes rapidement. Aujourd’hui, les systèmes cellulaires

digitaux GSM sont utilises dans la plupart des régions de Chine. Depuis que le premier

projet pilote a été établi et déployé a Jiaxin en Chine en 1992 et a été en service en

Septembre 1993, le système GSM s’est impose comme le système cellulaire digitale le

plus mature avec la part du lion dans le marche chinois après juste quelques années de

développement très rapide. Durant les dernières années, le GPRS a été graduellement

introduit l’usage commercial. Sur cette base, les technologies de communication

mobile transitent progressivement vers le 3G avec les nouvelles applications GPRS et

EDGE, haut débit, solutions de réseaux multi services et terminaux multifonctions

introduites dans la marche.

Dans le nouveau siècle, en tant que colonne vertébrale de l’industrie nationale,

l’industrie des communications mobiles en Chine est face à de grandes opportunités.

Nous allons saisir toutes les opportunités, et ne lésiner sur aucun effort pour faire des

améliorations et des innovations pour rattraper ou même surpasser le niveau avance

dans le monde.

1.1.3 Les systèmes de communication mobile

1.1.3.1 Première génération– Système de communications cellulaires analogique

Les technologies de mise en réseau cellulaire ont été adoptées dans le système de

téléphonie mobile de première génération. Le concept cellulaire a d’abord été mis en

5


avant par Bell Lab et étudie par plusieurs pays dans les années 70. Le premier réseau

expérimental a été lance a Chicago, USA, puis le premier AMPS (Advanced mobile

phone service) est mis en service en 1979.

Les systèmes existant en pratique dans le monde incluent principalement :

1) AMPS d’Amérique du nord ; 2) NMT –450/900 d’Europe du Nord ; 3) TACS de

Grande Bretagne. Tous ces systèmes fonctionnent aux fréquences allant de 450MHz à

900 MHz avec une séparation de fréquences porteuse de moins de 30 KHz.

Comme les utilisateurs de communication mobile exigeaient que le système de

communication mobile doit réaliser le transfert automatique de canal qui peut se

produire dans une cellule, entre deux cellules différentes ou même des bureaux, et aussi

les processus d’appels entrants/sortants des utilisateurs en roaming, les systèmes de

communication ont besoin d’avoir des interfaces ouvertes en plus des interfaces

standard vers les réseaux publics. La capacité totale des communications mobiles est

grandement restreinte car elle est basée sur le réseau de téléphone fixe. Ainsi les modes

constituant les réseaux de communications mobiles analogiques assez diversifies.

1.1.3.2 Deuxième Génération– Système de Communications Mobiles cellulaire Digital

En raison de la faiblesse du système analogique TACS, durant les années 90, le mode

de transmission digitale, TDMA et narrowband CDMA (CDMA a bande étroite) ont été

développés comme les bases principales pour les systèmes de téléphonie mobile, c’est

ce qu’on appelle systèmes de téléphonie mobile de deuxième génération 2G. Les

produits sont partages en deux grandes catégories :

1. Système TDMA

Les systèmes matures représentatifs sont le GSM pan-Europe, le D-AMPS des

Etats Unis et le PDC du Japan.

1) Pour le D-AMPS, l’EIA (electronics industry Association) a achevé la

formulation de ses standards techniques en 1989, et a été introduit dans le

commerce en 1993. Etant développé sur la base du AMPS, il est compatible

analogique/digital, et ses BTS et SM sont compliquées.

2) Les standards techniques du JDC (maintenant rebaptise PDC) du Japon on été

formulas en 1990 et son usage a commence en 1993.

3) Le Groupe Spécial Mobile (GSM) de la Conférence Européenne des Postes et

6


Télécommunications (CEPT) a formule les standards GSM de phase 1 en 1988,

avec la bande de fréquence de fonctionnement mise a environs 900 MHz, et

cette bande a été introduite dans le commerce en 1990. Dans la même année, en

réponse aux exigences de la Grande Bretagne, les spécifications GSM pour la

bande de fréquence de fonctionnement de 1800MHz ont été formulées.

Les trois types de produits ci-dessus ont les mêmes caractéristiques :

Numériques, TDMA, meilleure qualité de la voix que la première génération,

sécurisés, capable de transférer des données et d’effectuer un roaming

automatique.

Les trios systèmes ont leur avantages propres: Le système PDC possède une

grande utilisation de la bande de fréquences, le système D-AMPS possède la

plus grande capacité et la technologie GSM est la technologie la plus mature,

qui, basée sur le OSI, possède un standard technique ouvert et peut être

développé à plus grande échelle.

2. Système N-CDMA

Le N-CDMA est le CDMA a bande étroite (Narrowband-CDMA) développé

principalement par Qualcomm sur la base du IS-95. Les spécifications pour le

système cellulaire digital d’Amérique du Nord ont été ordonnées par l’EIA des

Etats Unis. La recherche systématique a commence en 1987 et les spécifications

ont été acceptées par l’EIA en 1990. Comme l’Amérique du nord avait déjà le

système AMPS, le système N-CDMA a été conçu pour être compatible avec

deux modes. Par la suite la bande de fréquence a été étendue à 1900MHz, i.e., le

PCS basé N-CDMA.

1.1.3.3 Troisième Génération – IMT-2000

Les faiblesses du système de téléphonie mobile de deuxième génération ont émergé

avec le nombre croissant de d’abonnés et le développement des communication

numériques. 1) Avec une bande de fréquences trop étroite, il ne peut offrir les types de

services d’informations large bande tells que les données a grande vitesse, les images a

basse vitesse et les images de télévision. 2) Marque de ‘’G-tone’’, le GSM ne peut pas

réaliser le vrai roaming mondial, particulièrement dans les pays avec un très grand

nombre d’abonnes comme les Etats Unis et le Japon. Avec le développement des

technologies scientifiques et des services de communication, un système de services

intégrés combinant les fonctions du système de téléphonie mobile actuel avec des

services multiples est nécessaire. D’où, l’UIT a exigé que l’utilisation commerciale du

7


système de communication mobile de troisième génération IMT-2000 doit commencer

en 2000

Les technologies représentatives du système de communication mobile de troisième

génération:

Deux standards sont mis en jeu:

1. La Recommandation Narrowband cdmaOne: Proposée par Qualcomm et rétro

compatible avec le système IS-95.

Il y est recommande d’adopter le DS-CDMA multi niveau, la bande passante de

canal RF 1.25/10/20MHz, et un débit de puce PN de

1.288/3.6864/7.3728/14.7456Mbps. Le DS-CDMA multi niveau est utilisé pour

diviser les 5MHz en trios canaux avec 1.25MHz pour chaque canal, pour que le

canal soit rétro compatible avec le système IS-95, et peut être partagé ou

enchevauché.

Basé sur le but du développement des réseaux IMT-2000, les Etats Unis ont

décidé de convertir le mode de mise en réseau hiérarchique fonctionnelle actuel

en le mode de service client point à point, prenant les réseaux de commutation

par paquets a large bande comme noyau.

2. Développement du standard UMTS rétro compatible avec le système GSM,

contenant deux sous schémas:

1) Le W-CDMA Japonais

NTT DoCoMo, le pus grand opérateur de téléphonie mobile au japon a

recommande le "coherence multirate bandwidth" CDMA (W-CDMA). Comme

le système de téléphonie 2G du Japon n’a pas réussi à être le système mondial

standard, le Japon a pris la décision d’adopter une stratégie de coopération

mondiale pour les solutions de réseau IMT-2000 3G. En se basant sur le support

de la famille IMT-2000 et les concepts d’interface de l’ UIT, les technologies de

communications mobiles japonaise supportent les concepts réseaux européens

GSM UMTS en se referant intentionnellement aux technologies de transmission

sans fil coopératives. Aujourd’hui, des entreprises telles que Ericsson travaillent

ensemble avec NTT DoCoMo pour sortir le W-CDMA pour la technologie de

transmission sans fil, et la plateforme du réseau GSM pour le noyau du réseau,

réalisant ainsi l’évolution du GSM vers la 3G IMT-2000.

8


2) Le TD-CDMA Européen

Siemens et Alcatel ont mis en avant le TD-CDMA. Cette solution combine le

FDMA, le TDMA et le CDMA. Elle se caractérise par l’extension de

l’espacement de canal a 1.6MHz, mais la structure de sa trame et sa la structure

de ses intervalles de temps (Time Slots) sont les mêmes que ceux du GSM avec

un facteur d’extension de 16, supportant 8 abonnes pour chaque intervalle de

temps. Comme il n’y a que 8 abonnes pour chaque intervalle de temps (division

par codes), une détection jointe (Joint Detection) peut être adoptée d’où le

contrôle de puissance à grande vitesse (high-speed power control) et la réduction

d’interférence inter symbole n’est pas nécessaire. De plus, le Time Division

Duplex (TDD) peut être adopte. La SM va adopter les téléphones mobiles bi-

mode pour assurer sa compatibilité avec le GSM dans la couche réseau et la

couche de signalisation.

Ce Schéma aide à une douce transition du GSM vers la troisième génération et

est ainsi supporté par plusieurs équipementiers.

1.1.4 Principales Technologies à Accès multiples

Comme tout le monde le sait, dans la zone de couverture d’une onde électrique d’un

environnement de communication sans fil, l’établissement de canaux entre les abonnes

a l’intérieur du réseau d’un système sans fil est une considération de base. En fait, la

nature de la considération est la communication mobile a accès multiple. La base

théorique pour la connexion a accès multiple est la technologie de segmentation du

signal, i.e. un arrangement convenable du signale à la l'extrémité d’émission, pour que

les signaux transmis par toutes le stations soient différents l’un de l’autre, la

terminaison de réception possède la capacité de reconnaissance du signal pour séparer

et sélectionner les signaux utiles des signaux avec lesquels ils sont mélangés.

Actuellement, les modes d’accès multiple sans fil sont : FDMA dans le système

analogique, TDMA et CDMA dans le système digital.

FDMA:Accès multiple a division de fréquence. Dans un canal a bande relativement

étroite de la plage de fréquence, les puissances du signal sont réunies avant d’être

transmises avec différents signaux alloues a des canaux de différentes fréquences. Les

interruptions envoyées aux ou reçues des canaux voisins sont limitées par le filtre

optique passe bande. De cette façon, seul l’énergie des signaux utiles peut passer la

bande étroite spécifique avec les signaux des autres fréquences exclus.

9


TDMA: accès multiple a division de temps. Un canal est fait est fait à base de séries

d’intervalles de temps périodiques. L’énergie des différents signaux est allouée à

différents intervalles de temps. Les interruptions sont limitées par la fenêtre de temps

pour que seul l’énergie des signaux utiles puissent passer par les intervalles de temps

(Time slot) spécifiques.

CDMA: Access multiple a division de codes. A chaque signal est alloué une Séquence

binaire pseudo aléatoire pour l’expansion de fréquence. L’énergie des différents

signaux se voit allouée une différente série pseudo aléatoire. Dans le récepteur, les

signaux sont séparés avec le corrélateur, qui reçoit seulement la séquence binaire

sélectionnée et compresse son spectre. La bande passante des signaux qui ne

correspondent pas à la séquence binaire de l’abonné ne sera pas compresses. Comme

résultat, seules les informations au sujet des signaux utiles sont identifiées et extraites.

1.1.5 Développement du réseau GSM

A l’origine, le ‘’Global System for Mobile Communication’’ GSM était le standard

conçu pour les systèmes de communication fonctionnant a 900 MHz en Europe. Car le

système de communication analogique a une possibilité d’expansion limitée, le GSM

est développé sur la base de la demande pour un expansion de la capacité et a connu un

succès mondial. Le GSM est devenu le standard de communications sans fil le plus

largement accepte dans le monde

Le processus de développement du GSM est comme suit:

1982: Le Group Spéciale Mobile (GSM) est mis en place dans la Conférence des

Postes et Télécommunications Européennes (CPTE) pour développer le système

de communications mobiles 2G.

1986: 8 propositions sont avancées par les pays européens après une recherche

et des expérimentations massives, ont été acceptées à Paris, et des expériences

sur site ont été réalisées.

1987: Après les tests sur site, les démonstrations et les comparaisons, les pays

membres du GSM sont arrives a un arrangement stipulant que le système

numérique adoptera le TDMA a bande étroite (narrowband Time Division

Multiple Access), le codage de parole "Regular Pulse Excitation-Long Term

Prediction" (RPE-LTP), et la modulation "Gaussian Minimum Shift Keying"

(GMSK).

10


1988: dix-huit pays européens ont assisté au ‘’GSM Memorandum of

Understanding’’ (MOU).

1989: Le GSM a pris effet.

1991: Le premier réseau GSM est déployé en Europe.

1992: Le standard GSM est scellé.

1993: La majeure partie du standard GSM phase II est achevée.

1994: Une nouvelle recherche Phase II+ est ajoutée pour encore plus améliorer

le GSM comme la plateforme de services de données.

A niveau du GSM Phase II+, le service GPRS est introduit pour fournir aux abonnes un

service de données mobiles de bout en bout base sur la commutation par paquets. Afin

de supporter le GPRS, le GSM introduit de nouveaux équipements :Serving GPRS

Support Node (SGSN) et Gateway GPRS Support Node (GGSN). Le SGSN fournit des

fonctions similaires a celles de la MSC. Il accomplit l’assignation de canal GPRS, la

gestion de la mobilité, le cryptage et la taxation. La BSC se connecte au SGSN via

l’interface Gb. Le GGSN fournit différentes interfaces d’interconnexion pour supporter

les interconnections parmi les PDN externes comme Internet et X.25 et autres PLMN.

En mettant au point un réseau dorsale GPRS avec ces deux types d’équipement et les

réseaux de transmission existants (ATM ou Frame Relay Network), l’opérateur peut

facilement fournir aussi bien les services de circuits que de paquets et faire une usage

efficace des ressources radio et des ressources de réseau terrestre.

Le EGPRS est une solution pour l’évolution du GPRS vers l’UMTS. Il est

graduellement introduit au réseau GSM pour fournir de plus grands débits de

transmission de données. Compare au GPRS, le EGPRS se caractérise principalement

une nouvelle modulation et un nouveau codage, supporte la modulation 8PSK et 303%

de la charge utile de GMSK, et fournit un débit binaire plus élevé et une plus grande

efficacité spectrale. Le EGPRS supporte aussi 9 schémas de codage de MCS-1 à MCS-

9 et un débit environs trois fois supérieur a celui du GPRS. Avec le EGPRS, les

opérateurs de réseaux peuvent utiliser leurs équipements radio existants pour une

extension maximale, et fournir a leurs abonnes des services de communication

multimédia individuels avant que le réseau mobile 3G ne voit le jour sur le marche. Le

EGPRS peut être introduit sans l’ajout d’équipements de réseau GPRS. Il apporte un

faible impact sur le réseau fédérateur et sur les applications réseau, mais affecte

principalement le système BSS.

11


1.2 Composition et caractéristiques du GSM

1.2.1 Concepts de base du réseau GSM

Dans le système GSM, à cause de la mobilité des utilisateurs, l’information de

localisation est un paramètre crucial, qui peut être représenté comme en fig. 1.2-1.

Fig. 1.2-1 Relations entre les zones dans le GSM

La plus petite zone dans le réseau GSM est la zone couverte par une BTS: antenne

omnidirectionnelle or antenne directionnelle (sectorisée) et c’est une cellule.

Plusieurs cellules peuvent composer une Zone de Localisation ZL (Location Area LA)

qui peut être configurée par l’opérateur. Une zone de localisation peut être associée à

une ou plusieurs BSC mais appartient à une seule MSC. Les informations sur la zone

de localisation sont sauvegardées dans le MSC/VLR du système et le LAI (Location

Area Identifier) est utilise est utilise pour l’identification de la zone de localisation.

Pour confirmer la position de la station mobile, la région couverte par chaque GSM

PLMN est divisée en plusieurs LA (location Areas). Une LA peut contenir une ou

plusieurs cellules. Le réseau va conserver la LA de chaque SM comme information de

localisation pour la recherche de personnes (Paging de la station mobile. Le paging de

la station mobile est effectue par le paging de toutes les cellules dans la zone de

localisation ou la station mobile est située. Dans la planification du réseau, il est

primordial de diviser les zones de localisation. Dans la division des zones de

localisation, avec la condition d’éviter une charge d’appels excessivement élevée,

essayer de minimiser le nombre de Location Update, ou mise a jour de la localisation.

Quand une SM se déplace vers une autre zone de localisation, il va trouver que le LAI

reçu diffère du LAI original sauvegarde dans la carte SIM et enregistre ensuite le

nouveau LAI. Ce processus est appelé processus de ‘’Location Updating’’ qui est initié

12


par la MS.

La zone de service MSC est la zone couverte par toutes les cellules qui lui sont

subordonnées. Elle peut être une seule ou plusieurs zones de localisation LA.

La zone de service PLMN est composée de une ou de plusieurs zones de service MSC

et chaque pays peut en avoir un ou plusieurs. Par exemple le code national du réseau de

communication mobile GSM de China Mobile est représenté par ‘’00’’, alors que celui

China Unicom est représente par ‘’01’’

La zone de service GSM contient les PLMN de tous les pays dans le monde entier.

1.2.2 Composition du GSM

La composition du système GSM consiste essentiellement en 3 parties : Sous système

de commutation mobile ou (MSS) pour ‘’mobile switching sub-system’’, sous système

de station de base ou (BSS) ‘’base-station sub-system’’ et la station mobile SM, comme

montré en Fig. 1.2-2.

Fig. 1.2-2 Composition du système GSM

Sous système de commutation mobile (MSS)

Effectue l’échange de messages, la gestion des informations utilisateur, la connexion

d’appel et les fonctions de gestion de numéros.

Sous système de station de base (BSS)

Le BSS est contrôle par le MSC dans une certaine zone de couverture radio et

communique avec la SM, Il effectue l’allocation de canal, l’accès d’utilisateur et le

paging (ou recherche de personnes), et les fonctions de transmission de l’information.

Mobile Station (MS)

13


La SM qui est l’équipement mobile du système GSM consiste en deux parties: terminal

mobile et la carte d’identification d’utilisateur (carte SIM). Le terminal mobile n’est

rien d’autre que le combine, qui effectue les fonctions du codage de la parole, codage

de canal, cryptage des informations, modulation et démodulation de l’information,

transmission et réception de l’information.

OMS

Incluant aussi le sous système d’exploitation et de maintenance (OMS) pour operation

and maintenance subsystem, le système GSM gère et surveille (monitor) le réseau

GSM entier. Il implémente des fonctions telles que la surveillance, le rapport de statuts

et le diagnostic de fautes des fonctions de tous les composants dans le réseau GSM.

1.2.3 Structure du Système et position de la BSS

La position du BSS dans le réseau de communication mobile numérique GSM est

montrée en Fig. 1.2-3.

Fig. 1.2-3 Position du BSS dans le réseau GSM

Le BSS fournit un pont entre la partie fixe et la partie sans fil dans le réseau PLMN, se

connecte à la SM pour les communications directement via l’interface radio et se

connecte au MSC du MSS.

La Fig. 1.2-4 montre la structure de base du réseau GSM.

14


Fig. 1.2-4 Structure du réseau GSM

Les significations des différents éléments de réseau sont exposées ci-dessous:

MS: Mobile Station

BTS: Base Transceiver Station

BSC: Base Station Controller

TRAU: Transcoding and Rate Adaptation Unit

IWF: Interworking Function

EIR: Equipment Identification Register

MSC: Mobile Switching Center

VLR: Visitor Location Register

GMSC: Gateway MSC

HLR: Home Location Register

AUC: Authentication Center

SMC: Short Message Center

PSTN: Public Switched Telephone Network

ISDN: Integrated Services Digital Network

15


PDN: Public Data Networks

Un système de communications mobiles est compose du sous système de commutation

mobile (MSS), du sous système de station de base (BSS), le sous système de

fonctionnement et de maintenance (OMS) et la Station Mobile (SM). Sont introduites

dans ce qui suit les fonctions de chaque partie.

1.2.3.1 Sous système de commutation mobile (MSS)

Le MSS effectue la fonction de commutation et de base de données pour la gestion des

données utilisateur, de la mobilité et de la sécurité.

Le MSS consiste en les éléments suivants : Centre de Commutation Mobile ou (MSC)

pour mobile Switching Center, le Registre des abonnes locaux ou (HLR) pour Home

Location Register, le registre des abonnes visiteurs ou (VLR) pour Visitor Location

Register, le registre des terminaux ou (EIR) pour Equipment Identity Register, le centre

d’authentification ou (AUC) et le Centre des messages courts ou (SMC) pour Short

Message Center.

MSC: En tant que Coeur du GSM, le MSC effectue la fonction de commutation,

c’est a dire, accomplit la communication de la connexion entre les abonnes du

PLMN et les abonnes des autres réseaux. Il effectue des fonctions telles que le

paging, l’accès des abonnes PLMN, assignation de canal, connexion d’appel,

control du trafic, facturation, et gestion des station de base. Il fournit des

interfaces aux autres éléments, des interfaces avec les autres réseaux, et des

interfaces pour la connexion avec d’autres MSC.

HLR: En tant que base de données centrale du système, le HLR sauvegarde

toutes les informations liées aux abonnes, incluant l’autorité de roaming, les

services de base, les services supplémentaires et les informations de localisation

courante. Il fournit les informations de routage à la MSC pour l’établissement

d’appel. Un HLR peut couvrir plusieurs MSC ou même le réseau mobile en

entier.

VLR: Le VLR sauvegarde les informations de tous les abonnes dans sa zone de

couverture et fournit les conditions d’établissement d’appel pour les abonnés

mobiles enregistrés. En tant que base de données dynamique, le VLR doit

échanger un grand volume de données avec le HLR pour assurer la validité des

données. Quand un abonné quitte la zone de contrôle d’un VLR, il s’enregistre

16


dans un autre VLR. Le VLR d’origine supprime les enregistrements temporaires

de cet abonne. Le VLR est toujours intégré physiquement au MSC.

AUC: Le AUC est une base de données strictement protégée qui sauvegarde les

données d’authentification de l’abonné et les paramètres de cryptage. Il est

physiquement intégré au HLR.

EIR: Le EIR sauvegarde les paramètres liés aux SM. Il peut identifier, surveiller

et bloquer la SM, pour empêcher les SM non autorisées d’accéder au réseau.

1.2.3.2 Sous Système de Station de Base (BSS)

Le BSS sert de pont entre le MSS et la SM. Il effectue la gestion des canaux radio, et

l’émission réception sans fil. Le BSS inclut le Contrôleur de Station de Base (BSC) et

la Station de base (BTS).

BSC: Le BSC, situe entre le MSC et les BTS, le BSC peut gérer une ou

plusieurs BTS. Il effectue l’assignation de canal radio, le contrôle de puissance

d’émission de la BTS et de la MS, et le Handover Inter Cellule. Le BSC est

aussi un petit switch qui connecte le réseau local avec la MSC via l’interface A.

BTS: En tant qu’équipement d’émission réception radio contrôle par le BSC

dans le BSS, la BTS est en charge de la transmission radio et effectue la

conversion filaire/sans fil, la diversité radio, le cryptage de canal radio, et le saut

de fréquence. La BTS est connectée au BSC via l’interface Abis et est connectée

à la MS via l’interface Um.

De plus, le BSS comprend aussi le TRAU. Situe entre le BSC et le MSC, le TRAU

effectue la conversion entre les codes RPE-LTP de 16Kbps et les codes A law PCM de

64Kbps.

1.2.3.3 OMS

L’OMS se réfère à la partie exploitation et maintenance du GSM. Toutes les unités

fonctionnelles dans le GSM peuvent être connectées à l’OMS via leur propre réseau.

L’OMS surveille les différentes unités fonctionnelles dans le réseau GSM, soumet le

rapport de statut et effectue le diagnostiques d’erreur.

L’OMS consiste en deux parties: Operation and Maintenance Center-System (OMC-S),

et l’OMC-Radio (OMC-R). L’OMC-S effectue l’exploitation et maintenance du MSS,

alors que le OMC-R effectue l’exploitation et maintenance du BSS.

17


1.2.3.4 Station Mobile (SM)

L’équipement utilisateur dans le GSM, la SM peut être embarque dans un véhicule ou

porte a la main. Il est compose du terminal mobile et de la carte SIM.

Le terminal mobile est en charge du traitement du signal vocal et de l’émission

réception radio.

La carte SIM sauvegarde toutes les informations nécessaires pour

l’identification d’un l’abonné et des informations de sécurité, évitant les abonnes

non autorises. Un terminal mobile ne peut pas accéder au réseau GSM sans carte

SIM.

1.2.3.5 Caractéristiques due system GSM

Principales caractéristiques du GSM:

Utilisation efficace du spectre: Le système montre une grande efficacité

spectrale en utilisant le modulateur haute efficacité, le codage de canal,

l’entrelacement, et les technologies de codage de la voix.

Capacité: comme la bande passante de transmission de chaque canal augmente,

l’exigence pour le rapport porteuse sur interférent d’un multiplexage à partage

fréquence chute a 9dB. Dans ce cas, le multiplexage à partage de fréquence du

système GSM peut être réduit a 4/12 ou 3/9 ou même plus petit (le système

analogique est 7/21). Ceci ajoute a l’introduction du codage de parole a demi

débit (Half-Rate) et allocation automatique du trafic pour réduire le nombre

cross-regional switchover rend l’efficacité spectrale ( nombre de canaux dans

chaque MHz de chaque cellule) du système GSM 3 a 5 fois supérieur à celui du

système TACS.

Qualité de la voix: Vu les caractéristiques de la technologie de transmission

digitale et la définition de l’interface radio et du codage de la parole dans les

spécifications du GSM, quand elle est au dessus de la valeur seuil, la qualité de

la voix atteint toujours le même niveau, indépendamment de la qualité de

l’interface radio.

Interface Ouverte: Les interfaces ouvertes offertes par le standard GSM ne se

limitent pas à l’interface radio. Elle incluent aussi les interfaces entre les réseaux

et entre les entités équipements du réseau, telles que l’interface A et l’interface

Abis.

18


Sécurité: La sécurité est assurée par l’usage de l’authentification, le cryptage et

le numéro TMSI. L’authentification sert à vérifier l’autorité d’accès d’un

utilisateur du réseau. Le cryptage est conçu pour l’interface radio, déterminé par

la carte SIM et la clé secrète de l’AUC du réseau. L’authentification est utilise

pou valider l’autorité d’accès des utilisateurs. Le TMSI est un numéro

d’identification temporaire. Le TMSI est un numéro d’identification temporaire

pour éviter une perte de la localisation causée par le traçage. L’interconnexion

avec le ISDN et le PSTN est implémentée en utilisant les interfaces existantes

telles que l’ISUP ou le TUP.

Roaming: Le roaming est réalisé sur la base de la carte SIM. Comme

caractéristique importante des communications mobiles, les fonctions de

roaming permettent aux utilisateurs de bouger d’un réseau à un autre

automatiquement. Le système GSM peut fournir la fonction de roaming

mondial, par l’établissement de certains accords entre les opérateurs de réseau

comme au sujet de la facturation. Dans le système GSM, cette fonction est

achevée en se basant sur le numéro d’identification IMSI (International Mobile

Subscriber Identity). De cette façon, les abonnes peuvent entrer dans les réseaux

d’autres pays en utilisant leurs cartes SIM et n’importe appareil mobile GSM

sans changer de numéro de téléphone ou de compte de facturation.

1.3 Interfaces et Protocoles du GSM

1.3.1 Concepts

Dans les systèmes pratiques, pour effectuer une fonction, nous avons généralement

besoin de plusieurs équipements et de composants qui fonctionnent ensemble, donc, les

équipement et les composants doivent être interconnectes via une variété d’interfaces

basées sur les protocoles correspondant. En d’autres termes, deux entités ne peuvent

communiquer que quand celles-ci se sont accordées sur le protocole à utiliser. Donc,

les interfaces représentent des joints entre deux entités et les protocoles sont des règles

pour l’échange d’information via ces joints.

La technologie structurelle de base du modèle de référence OSI est la technologie en

couches et l’OSI divise les protocoles par leurs fonctions en différentes couches,

comme montré en Fig. 1.3-1. La première couche est la couche physique ou la couche

de transport, la deuxième couche est la couche de liaison ou la couche réseau, et la

troisième est la couche d’application.

19


Dans le système GSM, le protocole du signal est base sur le modèle OSI.

Fig. 1.3-1 Structure en Couches du Modèle de Référence OSI

1.3.2 Introduction aux Interfaces Principales

Les interfaces principales que le BSS possède dans le système GSM sont comme suit,

interface A qui connecte le BSC au MSC; l’interface Gb qui connecte le BSC au SGS

N; l’interface Abis qui connecte le BSC a la BTS; l’interface Ox qui connecte le BSC

au OMC-R et l’interface Um qui connecte la BTS a la SM ; l’interface Ater entre la

BSC et le TC quand le TC est distant utilise l’unité de sous-multiplexage (Sub-

multiplexing unit).

1.3.2.1 Interface A

L’interface entre BSC et MSC est appelée interface A. Plus précisément, l’interface A

est l’interface entre TC et MSC.

Le convertisseur de code TC dans le système GSM est conçu principalement pour

effectuer la conversion de la voix entre les codes vocaux GSM RPE-LTP de 16Kbps et

les codes PCM A law de 64Kbps. D’autre part, le TC est aussi responsable de

l’adaptation du débit de données dans les services de données a commutation de

circuits. Le TC peut être place cote BSC ou cote MSC. Dans les schémas

d’implémentation typiques, il est situe entre le BSC et le MSC.

En utilisant l’interface E1, l’interface A établit la connexion via deux différents

moyens : 75 ohm ou ligne a paire torsadée de 120 ohm.

A l’interface A, le couche de liaison de données utilise le protocole MTP2, la couche

réseau les protocoles MTP3 et SCCP et la couche application le BSSMAP.

1.3.2.2 Interface Abis

L’interface entre le BSC et la BTS est appelée interface Abis. Le BSC se connecte à la

BTS via l’interface Abis dont les deux extrémités se connectent à l’équipement

20


d’interface BS.

L’interface Abis, interface interne du BSS utilise l’interface E1 et établit une connexion

via deux supports possibles : 75 Ohm ou ligne torsadée de 120 Ohm.

A l’interface Abis, la couche de liaison de données utilise le protocole LAPD. Il y a des

protocoles d’application comme RR dans la couche supérieure.

1.3.2.3 Interface Gb

L’interface entre BSC et SGSN est appelée interface Gb (frame relay), avec laquelle la

BSC se connecte au SGSN.

Le BSC se connecte au SGSN via la ligne E1, au débit de N*64Kbps (1<N<32) ou

2048Kbps. Le time slot et la bande passante utilisés dans la ligne E1 sont spécifiés par

l’opérateur.

A l’interface Gb, le BSC est conçu pour implémenter le Protocole RLC/MAC, le

protocole NS et le protocole BSSGP.

1.3.2.4 Interface Qx

L’interface entre la BSC et l’OMC (Background Operation and Maintenance Center)

est appelée interface Qx, qui permet l’entrée de commandes d’exploitation et la sortie

d’informations de maintenance du système.

L’interface Qx supporte les types de connexions suivants : connexion via ligne dédiée

X.25, connexion utilisant le Réseau Public a Commutation de Paquet (PSPDN),

connexion semi-permanente a partir de la BSC vers l’OMC via le circuit de l’interface

A et connexion via l’interface Ethernet.

1.3.2.5 Interface Um

L’interface Um, une interface radio, est une interface de communication entre la SM et

la BTS.

1. Elle permet la compatibilité de SM de plusieurs fabricants avec les réseaux des

différents opérateurs, permettant ainsi la fonction de roaming de la SM.

2. La formulation de cette interface aide à régler des problèmes d’efficacité de spectre

du système cellulaire en adoptant les technologies anti-interférences et de

réduction d’interférences. Il est inutile de rappeler que l’interface Um fournit la

connexion physique entre la SM et la partie fixe du système GSM en tant que

liaison sans fil. D’autre part, elle transmet l’information sur les ressources radio et

21


la gestion de la mobilité et gestion de la connexion.

1.3.3 Système de protocoles du GSM

Le GSM supporte les services de circuits et de données. Ces deux types de services

sont traités selon différents protocoles. Ce qui suit est une description rapide des

protocoles utilises sur les interfaces en question dans le cas des circuits et des paquets.

1.3.3.1 Protocoles des Services de Circuits

La structure de la pile de protocoles des interfaces des services de circuits est montrée

en Fig. 1.3-2.

Fig. 1.3-2 Structure de la Pile de Protocoles des services de circuits

1. Protocoles de l’interface Abis

Les couches de protocoles des services de circuits sur l'interface A sont montrées

en Fig. 1.3-3.

22


Fig. 1.3-3 Architecture des protocoles des services de circuits sur l’interface A

1) Couche1—Couche Physique

La couche physique définit la structure de la MSC et celle de la BSC au niveau

de la couche physique, incluant les paramètres physiques et électriques aussi

bien que la structure du canal.

Elle est effectuée via la première couche du Message Transfer Part (MTP) du

CSS7, et utilise la liaison numerique PCM de 2Mbps comme liaison de

transmission.

It is implemented through the first level of Message Transfer Part (MTP) of the

Common Channel Signaling No. 7 (CSS7), and it uses the 2M bit/s PCM digital

link as transmission link.

2) Couche2—Couche liaison de données et couche réseau

Le programme d’exploitation réseau définit la couche liaison de données et la

couche réseau.

MTP2 est un dérivé du HDLC (High Speed Data Link Control). La structure de

la trame se compose du champ d’étiquette, champ de contrôle, champ

d’information, champ de vérification (Check), et série d’étiquette.

Le MTP3 et le SCCP (Signaling Connexion Control Part) effectuent le routage

de la signalisation.

3) Couche3—Couche d’Application

Cette couche inclut le Programme d’Application BSS (BSSAP). Elle effectue la

23


maintenance et la gestion des ressources et des connections du BSS, connexion

de services aussi bien que le contrôle de suppression).

2. Protocoles de l’interface Abis

Les couches de protocole des services de circuits dans l’interface Abis sont

montres en Fig. 1.3-4.

Fig. 1.3-4 Structure en couches des protocoles de service de circuits pour l’interface Abis

1) Couche1— Couche Physique

La liaison PCM de 2Mbps est souvent utilisée.

2) Couche2-Couche Liaison de données

Le protocole LAPD est utilise. C’est un protocole de communication point a

multipoint, c’est sous ensemble de recommandations Q.921. Le LAPD adopte la

structure en trame incluant, le champ d’étiquette, le champ de contrôle, le champ

d’information, le champ de vérification, et le champ de séquence. Inclus dans le

champ d’adresse, se trouvent le SAPI (Service Access Point Identification) et

TEI (Terminal Equipment Identification), qui indiquent quels sons les services et

les entités respectivement à accéder.

3) Couche3—Couche Application

Elle transmet la partie application de la BTS, incluant la fonction de gestion de

la liaison radio et la fonction d’exploitation et de maintenance.

3. Interface Um

Les couches de protocole des services de circuit dans l’interface Um sont

24


montrées en Fig. 1.3-5.

Fig. 1.3-5 Structure en couches des protocoles de services de circuit de l’interface Um

1) Couche de transmission (ou couche physique) : c’est la première couche de

l’interface Um fournissant le canal de transmission de la liaison sans fil, pour

transmettre les données via l’onde porteuse radio, et fournit différents canaux

fonctionnels pour les couches supérieures, incluant les canaux de service et les

canaux logiques.

2) Couche de Liaison de Données: c’est la seconde couche de l’interface Um

fournissant des liaisons de données fiables entre le SM et la ZXG10-BTS (V2).

Le protocole adopte est le LAPDm qui est un protocole dédié utilise par le

GSM, qui est une version modifiée du canal D di ISDN le LAPD.

3) Couche Application. C’est la troisième couche, incluant trois sous couches qui

sont CM, MM et RR de l’interface Um. Elle est principalement responsable des

protocoles de contrôle et de gestion et distribue les informations de l’abonné et

de contrôle du système dans les canaux logiques désignés, selon certains

paquets de protocole.

Couche CM: Elle implémente la gestion de la communication, établissement de

la connexion entre les abonnes et réponse aux appels et décrochage d’appel,

incluant le CC (Call control), le SSM (Subjoin Service Management) et le SMS

(Short Message Service)

Couche MM: Elle implémente la gestion de la mobilité et de la sécurité, c’est à

dire, les traitements nécessaires quand la station mobile initie la mise a jour de la

25


localisation (ou Location Update).

Couche RR: Elle implémente la gestion des ressources radio, pour établir et

libérer la connexion entre MS et MSC durant l’établissement d’appel.

1.3.3.2 Protocole de services de Paquet

La structure de la pile de protocole d’interface de services de paquets est montrée en

Fig. 1.3-6.

MS

Um Gb

BSS SGSN

BSSGP

LLC

SNDCP

NetworkService

L1bis

relay

BSSGP

L1bis

RLC

MAC

GSM RF

relay

RLC

MAC

GSM RF

SNDCP

IP/X.25

application

LLC

NetworkService

Fig. 1.3-6 Structure de la pile de protocole des services de paquets

1. Interface Um

Les couches de protocoles de l’interface Um sont montrées en Fig. 1.3-7.

26


Fig. 1.3-7 Architecture des protocoles de paquets de l’interface Um

1) RF GSM

La partie RF utilise le même mode de transfert que les services de circuits GSM.

Elle spécifie les caractéristiques de porteuse, la structure de canal, le mode de

modulation et les indexes de fréquence radio.

2) Couche RLC/MAC

RLC (Radio Link Control) est un protocole de contrôle de la liaison radio entre

la MS et la BTS. Ses fonctions principales sont la détection d’erreur pour les

blocs de données de l’interface Um, sélection pour le renvoi des blocs de

données erronés et confirmation, etc.

Le MAC contrôle le processus de signalisation d’accès dans le canal sans fil.

Quand un grand nombre de MSs accèdent aux medias partages, il va effectuer

un jugement. De plus, il fait un mapping des trames LLC aux canaux physiques

GSM.

3) Couche LLC

Cette couche est une liaison logique cryptée très fiable. La couche est

indépendante du protocole d’interface sans fil de la couche inférieure, afin

d’effectuer le moins de modifications possibles au réseau si une nouvelle

solution GPRS sans fil est introduite.

4) SNDCP

27


Le protocole SNDP, en tant que transition entre la couche réseau et la couche de

liaison, il segmente et compresse les données utilisateur IP/X.25 avant leur

envoi dans la couche LLC pour leur transmission.

5) Relay

LLC PDU entre le relais Um et les interfaces Um

2. L’interface Gb

1) L1bis—Couche de transport physique

2) Service Réseau (NS)

Deux sous couches sont impliquées: Couche de contrôle de service réseau et

couche « frame relay » relais de trame, la couche de contrôle de service réseau

est utilisée pour transmettre le BSSGP PDU de couche supérieure.

3) BSSGP

Sur la plateforme de transmission, ce protocole est utilise pour fournir une

liaison sans connexion entre le BSS et le SGSN pour la transmission de données

non confirmée

1.4 Services GSM disponibles

1.4.1 Les services de télécommunications fournis par le GSM sont

1. Services de Circuits

1) Service de Voie

Service de voix Full-rate (Plein débit)

Service de voix Half-rate (Demi débit)

Service de voix Enhanced full-rate (plein débit amélioré)

2) Services de données

Service de données full-rate 14.4Kbps




28


2. services SMS (supporte les SMS en chinois)

1) Service de message court point a point

Service de message court point a point avec un utilisateur de la cellule

concernée entant qu’appelé.

Service de messages courts, point a point avec un utilisateur de cellule

concernée en tant qu’appelant.

2) Message court de diffusion générale de cellule (Cell Broadcast)

Les services de diffusion générale de cellule (Cell broadcast) sont émis à partir

du centre SMS ou de l’OMC-R.

3. Services de paquets

1) Service GPRS

2) Service EDGE

Actuellement, les services télécoms interactifs point a point sont supportes,

incluant.

Accès a la base de données : Allouer des services aux utilisateurs au besoin,

comme Internet, et fournir la sauvegarde et le renvoi, ainsi que le traitement des

informations pour les communications utilisateur a utilisateur.

Service de service: fournit une communication d’informations en temps réel port

à port et utilisateur à utilisateur comme le service Telnet Internet.

Service de Tele-action: Applicable aux services de traitement de données de

petits volumes, confirmations de cartes de crédit, transactions de loteries,

surveillance électronique, lecture distante de mesures (eau, électricité et gaz),

systèmes de surveillance et ainsi de suite.

1.4.2 Services Supplémentaires du Système GSM

Les services supplémentaires du GSM sont divers:

Renvoi inconditionnel d’appel: renvoie tous les appels entrants au numéro spécifie par

l’abonne.

Blocage: blocage de tous les appels sortants/entrants.

Mise en attente d’appel: quand un appel est en cours pour un abonne, l’indication d’un

29


nouvel appel entrant est donnée a l’abonne, l’abonné peut accepter, rejeter ou ignorer

l’appel en attente.

Suspension d’appel (Call Hold): Un abonné peut suspendre l’appel connecte pour faire

d’autres choses.

Service de conférence: Une communication simultanée avec jusqu’a 6 parties autorises.

Groupe d’utilisateurs ferme (Closed User Group): Les abonnes au CUG sont interdit

d’appels sortants et entrants, mais peuvent normalement communiquer entre eux.

Facturation chaude (Hot Billing): le réseau génère un message de facturation

instantanée de l’appel grâce au gestionnaire de facturation (billing manager). Elle est

applicable aux services de téléphone loués, incluant tous les modes d’appel. Les

factures sont générées et présentées à l’abonné immédiatement après la fin de l’appel.

1.5 Interface sans fil GSM

Le GSM est un système numérique, et sa tache est de transférer le flux de bits. Pour

associer les services de communication avec les solutions de transmission, le concept

de canal est introduit. Différents canaux peuvent transférer différent flux de données en

même temps. Les canaux sont classes en canaux physiques et canaux logiques. Le

mappage entre les canal logique et le canal physique est le processus qui arrange les

informations a envoyer aux trames TDMA et intervalles de temps (time slot)

correspondants.

1.5.1 Bande de Fréquence Radio de Fonctionnement du GSM

1. bande de fréquence de fonctionnement

Les bandes de fréquences de 900MHz, 900MHz étendue et 1800MHz. Certains

pays utilisent la bande de fréquence de 1900 MHz.

1) f = 900 MHz

Uplink, liaison montante (émission de la SM réception de la Station de base)

plage de fréquence: 890MHz~915MHz

Downlink, liaison descendante (émission de la station de base réception de la

SM) plage de fréquences: 935MHz~960MHz.

2) Bande de fréquences de 900MHz étendue

30






3) f = 1800 MHz





4) f = 1900 MHz





2. largeur de canal

200kHz.

3. Configuration du canal

Tous les canaux sont configures avec le même intervalle.

1) f = 900 MHz

1~124, totalisant 124 points de fréquence.

La relation entre le numéro de canal et la fréquence nominale centrale est :

Fu (n)=890+0.2×n(MHz), uplink ou liaison montante

Fd(n)=Fu(n)+45(MHz), downlink ou liaison descendante

Ici, 1 ≤ n ≤ 124, n est le numéro de canal, appelé ARFCN (Absolute Radio

Frequency Channel Number).

2) Bande de Fréquence 900MHz étendue

0~124 et 975~1023, totalisant 174 points de fréquence.

La relation entre le numéro de série du canal et la fréquence centrale nominale

est :

31


Fu (n) = 890 + 0.2 × n (MHz), 0 ≤ n ≤ 124

Fu (n) = 890 + 0.2 × (n - 1024) (MHz), 975 ≤ n ≤ 1023

Fd(n)=Fu(n)+45(MHz)

3) f = 1800 MHz

512~885, totalisant 374 points de fréquence.


est :

Fu(n)=1710.2+0.2×(n-512) (MHz)

Fd(n)=Fu(n)+95(MHz)

512 ≤ n ≤ 885

4) f = 1900 MHz

Les numéros de série des canaux vont de 512 à 811 totalisant 300 points de

fréquence.


est :

Fu(n)=1850.2.2+0.2×(n-512) (MHz)

Fd(n)=Fu(n)+80(MHz)

512 ≤ n ≤811

4. Intervalle entre l’émission et la réception:

1) f = 900 MHz

L’intervalle duplex entre la fréquence d’émission et celle de réception est

45MHz.

2) Bande de fréquence 900MHz Étendue


45MHz.

3) f = 1800 MHz


95MHz.

32


4) f = 1900 MHz


80MHz.

1.5.2 Le canal Physique sans fil du GSM

Le GSM combine les technologies FDMA (Frequency Division Multiple Access) et

TDMA (Time Division Multiple Access). Il se caractérise par une grande utilisation de

la fréquence.

Le FDMA fournit 124 fréquences porteuses a assigner au Uplink (Liaison montante,

SM a BTS) 890MHz –915 Mhz ou au Downlink (Liaison descendante, BTS a SM) 935

MHz – 960MHz dans la bande GSM900. L’intervalle entre les porteuses est 200KHz.

Les porteuses dans le Uplink et le Downlink sont en paires, ce qu’on appelle mode de

communication duplex. L’intervalle entre une paire porteuse d’émission porteuse de

réception est 45MHz.

Le TDMA permet à chaque porteuse de bande GSM900 d’être divisée en 8 segments

de temps. Chaque segment de temps est appelé ‘’Intervalle de temps’’ ou ‘’Time slot’’.

Voir Fig. 1.5-1. Ce type d’intervalle de temps est appelé canal ou canal physique. Huit

intervalles de temps consécutifs sur une porteuse constituent une trame TDMA, c’est à

dire qu’une porteuse GSM fournit 8 canaux physiques.

1.5.2.1 Intervalle de temps (Time Slot)

La Fig. 1.5-1 illustre un canal dans le système GSM en terme de domaine de temps et

domaine de fréquence.

Fig. 1.5-1 Structure Temps fréquence des canaux physiques

33


1.5.2.2 Trame TDMA

Dans le système GSM, il y a 8 intervalles de temps pour chaque fréquence porteuse.

Les 8 intervalles de temps adjacents forment une unité de base appelée trame TDMA.

Plusieurs trames TDMA forment une multi trame comme montré en Fig. 1.5-2.

Il y a deux types de multi trames dans le service de circuits GSM : multi trames de 26

trames et les multi trames de 51 trames.

La multi trame de 26 trames : contient 26 trames TDMA avec une période de 120ms,

conçu pour les canaux de service et les canaux de contrôle associes.

La multi trame de 51 trames: contient 51 trames TDMA avec une période de

3060/13ms (approximativement 235ms), conçu pour les canaux de contrôle.

Fig. 1.5-2 Architecture des trames

Plusieurs multi trames forment une super trame, qui est la succession de 51*26 trames

TDMA, avec une période de 1326 trames TDMA, c’est a dire 6.12s.

Compose de 2048 super trames, la super haute trame, possède une période de

12533.76s. Chaque période de super haute trame contient 2715648 trames TDMA,

d’ou, le numéro de trame TDMA FN (pour Frame Number) va de 0 a 2715647.

1.5.3 Canal Logique GSM

Si chaque intervalle de temps de la trame TDMA est vu comme une canal physique, les

34


différentes informations portées sur un canal physique sont classifiées en canaux

logiques. Basé sur les nécessités des communications mobiles, les canaux logiques

sont : canaux logiques de contrôle, canaux logiques de parole ou de données affectes

aux 8 intervalles de temps TDMA pour transférer différentes signalisations de contrôle

et les services de parole et de données.

Les informations transférées sur les canaux physiques du système numérique GSM est

le train d’impulsions compose d’environs 100 bits modules appelés Rafale (ou Burst).

Différents canaux logiques sont portes dans des bursts de formats différents.

Les canaux logiques sont classes en : canaux communs et canaux dédiés. La Fig. 1.5-3

montre les canaux logiques définis par le GSM.

Fig. 1.5-3 Canaux logiques GSM

1.5.3.1 Canaux Communs

Le canal commun signifie le canal de contrôle de diffusion générale pour transmettre

des messages de diffusion générale de la BTS à la SM, et le canal de contrôle commun

pour transférer les signaux bidirectionnels requis pour l’établissement de connexions

entre le MSC et la SM.

1. Canal d’émission générale

Les BCH sont des canaux unidirectionnels de la BTS à la SM. Ils comprennent:

35


Frequency correction channel (FCCH): Canal de correction de fréquence,

transmet l’information utilisée pour corriger la fréquence de la SM. La SM

reçoit l’information de correction de la fréquence par le FCCH et corrige sa

fréquence à base de temps (time base frequency).

Synchronization channel (SCH): Canal de synchronisation, transmet

l’information de synchronisation de la trame (Numéro de trame TDMA) et le

code d’identité de la station de base (BSIC) aux SM.

Broadcast control channel (BCCH): Canal de contrôle de diffusion générale, il

émet des informations générales aux SM. Par exemple, diffuse les informations

concernant la cellule locale et les cellules adjacentes, et l’information de

synchronisation (temps et fréquence) sur ce canal. Les SM écoutent

périodiquement le BCCH pour obtenir l’information transmise dessus, comme

l’Identité de Zone de localisation LAI, la liste des cellules adjacentes, table de

fréquence utilisée dans la cellule locale, identité de la cellule, indication du

contrôle de puissance, permission de transmission intermittente, contrôle

d’accès, et description du CBCH. La porteuse BCCH est transmise par la station

de base à une puissance fixe, et la puissance du signal est mesurée par toutes les

MSs.

2. Common Control Channel

Les Canaux de Contrôle Commun, les CCCH sont des canaux bidirectionnels

point à multipoint entre la station de base et la station mobile, ils comptent :

Paging channel (PCH): canal de paging (de recherche de personnes), il diffuse

les messages de paging de la station de base a la SM. C’est un canal de liaison

descendante.

Random accèss channel (RACH): canal d’accès, la SM envoie des informations

a la station de base via ce canal en accédant au réseau aléatoirement.

L’information envoyée inclue, la réponse au message de paging de la station de

base et l’accès de l’appel sortant émis par une SM. La SM demande aussi un

SDCCH (stand-alone dedicated control channel) via ce canal. C’est un canal de

liaison montante.

Access grant channel: La station de base envoie le SDCCH alloue a la MS qui

accède au réseau avec succès via ce canal. Le AGCH est un canal de liaison

36


descendante.

1.5.3.2 Canaux Eddies (Dedicated channel)

Les canaux dédies sont les canaux de trafic qui transmettent la voix et les données.

Certains canaux dédies sont utilises pour un but de contrôle.

1. Canaux de Contrôle Dédies DCCH (Dedicated Control Channels)

Les DCCH sont des canaux bidirectionnels point à point entre la station de base

et la SM. Les DCCH incluent :

Stand-alone dedicated control channel (SDCCH): canal de contrôle dédie

indépendant (ou non associe), il transmet la signalisation et les informations de

canal entre la station de base et la MS, comme l’authentification et les messages

de signalisation d’enregistrement. Durant l’établissement d’un appel, le SDCCH

supporte une transmission de données bidirectionnelle et les transferts de SMS.

Slow associated control channel (SACCH): Canal de contrôle associe lent, via

ce canal, la station de base envoie les messages de contrôle de puissance et les

messages d’ajustement de trame aux SM, et reçoit le rapport de puissance du

signal le rapport de qualité de la liaison de la SM.

Fast associated control channel (FACCH): Canal de contrôle associe rapide, il

transmet les messages de signalisation de handover Inter cellules entre la station

de base et la SM.

2. Canal de trafic (Trafic Channel)

Leurs TCH transmettent la voix et les services de données. Selon le mode de

commutation, les TCH peuvent être divisés en canaux à commutation de circuits

et en canaux a commutation de données (paquets). Selon le débit de

transmission, les TCH peuvent être partages en full-rate et half-rate channels

(respectivement plein débit et demi débit). Le débit des canaux GSM plein-débit

est de 13Kbps et celui des canaux GSM demi-débit est de 6.5Kbps. De plus, les

canaux plein-débit augmentés ont le même débit que les canaux plein-débit, qui

est 13Kbps. Mais celui ci possède un schéma de codage mieux compressé que

les canaux plein débit ordinaires. C’est pourquoi le canal plein débit augmenté

fournit une meilleure qualité de voix.

1.5.3.3 Combinaison de Canaux

Dans les applications pratiques, les canaux logiques de différents types sont toujours

37


mappés au même canal physique. Ceci est appelé combinaison de canaux.

Voici les neuf combinaisons de canaux du GSM :

1. Full-rate traffic channel (TCHFull): TCH/F + FACCH/F + SACCH/TF;

2. Half-rate traffic channel (TCHHalf): TCH/H (0, 1) + FACCH/H(0, 1) +

SACCH/TH (0, 1);

3. Half-rate1 traffic channel (TCHHalf2): TCH/H (0, 0) + FACCH/H (0, 1)

+SACCH/TH (0, 1) + TCH/H (1, 1);

4. SDCCH: SDCCH/8 (0, … , 7) + SACCH/C8 (0, … , 7);

5. Main broadcast control channel (MainBCCH): FCCH + SCH + BCCH + CCCH;

6. Combined broadcast control channel (BCCHCombined): FCCH + SCH +

BCCH + CCCH + SDCCH/4 (0, … ,3) + SACCH/C4 (0, … , 3);

7. Broadcast channel (BCH): FCCH + SCH + BCCH;

8. Cell broadcast channel (BCCHwithCBCH): FCCH + SCH + BCCH + CCCH +

SDCCH/4 (0, … , 3) + SACCH/C4 (0, … , 3) + CBCH;

9. Slow dedicated control channel (SDCCHwithCBCH): SDCCH + SACCH +

CBCH.

Parmi les combinaisons de canaux ci-dessus, CCCH = PCH + RACH + AGCH. CBCH

est un canal de downlink seulement, prenant en charge les informations d’émission de

cellule et partageant le canal physique avec le SDCCH.

Chaque cellule émet un FCCH et un SCH. La combinaison de base dans la direction

Downlink inclut un FCCH, un SCH, un BCCH et un CCCH (PCH + AGCH),

strictement alloue a l’intervalle de temps ou TN0 de la porteuse BCCH configure pour

une cellule, comme montré en Fig. 1.5-4.

38


Fig. 1.5-4 Structure de canal de 51-trames

Pour la combinaison de canal de voix de demi-débit, chaque t intervalle de temps

possède deux sous canaux de demi débit et les SACCH correspondant, avec 26 trames

TDMA comme multi trame. La structure de la trame est montrée en Fig. 1.5-5.

Fig.1.5-5 Structure de canal vocal de demi-débit

1.5.3.4 Mappage du canal logique au canal physique

Evidemment, les canaux logiques dans le système GSM sont beaucoup plus nombreux

que les 8 canaux physiques d’une porteuse radio. Si chaque canal logique est configure

avec un canal physique, les 8 canaux physiques fournis par la porteuse radio ne sont

pas suffisants dans ce cas, des porteuses supplémentaires doivent être ajoutées. Mais

dans ce cas, la communication ne sera pas très efficace. La solution à ce problème est

de multiplexer le CCCH, c’est à dire le multiplexer sur un ou deux canaux physiques.

Dans le GSM, la relation de mappage entre le canal physique et le canal logique est

mise au point comme suit :

Une Station de base possède N porteuses, et chaque porteuse possède 8 intervalles de

39


temps. Les porteuses sont définies par f0, f1, f2, …. Par exemple, la numérotation

commence avec l’intervalle de temps Numéro 0 (TS0) de f0. Le TS0 est utilise

seulement pour le mappage du canal de contrôle. f0 Est aussi appelé le canal de contrôle

d’émission générale (Broadcasting Control Channel BCCH). La Fig. 1.5-6 montre la

relation de multiplexage du BCCH et du CCCH sur le TS0.

Fig. 1.5-6 Multiplexage du BCCH et du CCCH sur le TS0

Le BCCH et le CCCH occupent 51 TS au total. Sur le TS0 seulement de chaque trame

est occupe, la longueur est 51 trames TDMA en terme de temps. En tant que multi-

trame, sa fin est marquée par l’apparition d’une trame libre. Après la trame libre, un

nouvelle multi trame commence par F et S. Cette répétition constitue la structure multi

trame du TDMA.

Quand il n’y a pas de paging ou d’accès d’appel, la station de base émet toujours sur

TS0 de f0. Ceci permet à la MS de détecter la puissance du signal de la station de base

pour déterminer quelle est la cellule à utiliser.

Pour le Uplink (liaison montante), le TS0 sur f0 n’inclue pas les canaux ci-dessus. Il est

utilise seulement pour l’accès de la MS, c’est a dire qu’il est utilise en liaison montante

comme RACH. La Fig. 1.5.-7 montre le TS0 de 51 trames TDMA consécutives.

40


Fig.1.5-7 Multiplexage du RACH sur le TS0

Les BCCH, FCCH, SCH, PCH, AGCH et le RACH sont tous mappes sur le TS0. Le

RACH est mappe sur le Uplink et tous les autres sont mappes dans le downlink.

Le TS1 sur est utilisé pour mapper le canal de contrôle dédié dans le canal physique.

La Fig. 1.5-8 montre la relation de mapping.

Fig. 1.5-8 Multiplexage du SDCCH et du SACCH sur le TS1 (Downlink)

Comme le débit binaire dans l’établissement d’appel est un peu bas, 8 DCCH peuvent

être placés sur un TS pour améliorer le taux de multiplexage du TS.

Le SDCCH et le SACCH ont 102 intervalles de temps au total, c’est a dire, 102 trames

TDM (time division multiplexing)

Le DX (D0, D1, …) du SDCCH est utilise seulement quand la SM est entrain d’établir

un appel. Quand la SM bascule vers le TCH et que l’abonné commence la

conversation, ou que l’appel est libéré, le DX est utilisé pour d’autres SM.

Le AX (A0, A1, …) du SACCH est principalement utilise pour transférer les

41


informations de contrôle peu importantes telles que les données de mesures radio.

Le TS1 sur le Uplink f0 et celui sur le downlink f0 possèdent la même structure, ils ont

un décalage en temps, ce qui signifie une connexion bidirectionnelle simultanée pour la

SM. La Fig. 1.5-9 montre le multiplexage du SDCCH et celui du SACCH sur le TS1

du Uplink de f0.

Fig. 1.5-9 Multiplexage du SDCCH et du SACCH sur le TS1 (Uplink)

Les TS0 et TS1 Uplink et le Downlink sur f0 sont utilises par le Canal de contrôle

logique, alors que les six canaux physiques restants TS2 a TS7 sont utilises par le TCH.

La Fig. 1.5-10 montre le mappage du TCH à partir canal physique.

Fig. 1.5-10 Multiplexage du TCH

La Fig. 1.5-10 donne seulement la relation TDM du TS2. Dans cette figure, T signifie

42


TCH qui est utilise pour transmettre la voix ou les données ; A pour le SACCH, qui est

utilise pour les commandes de transfert de contrôle telles que les commandes pour

changer la puissance de sortie, I signifie ‘’Idle’’ ou vide, qui ne contient aucune

information mais est utilise pour la mesure. Le TS2 possède un cyclé TDM de 26

intervalles de temps (time slot). L’intervalle de temps vide sert de début ou de fin d’une

séquence répétée.

La structure du TCH du Uplink est exactement la même que celle d’un TCH Downlink.

La seule différence est un temps de décalage de 3 intervalles de temps. C’est a dire que

le TS2 de la liaison montante (uplink) et celui de la liaison descendante n’apparaissent

pas simultanément, ce qui signifie qu’il n’est pas nécessaire a la SM d’effectuer la

l’émission et la réception simultanément. La Fig. 1.5-11 montre le décalage entre la

liaison montante et la liaison descendante du TCH.

Fig. 1.5-11 Décalage entre et le Uplink et le Downlink du TCH

A partir de la description ci-dessus, nous pouvons conclure que sur f0:

TS0: un canal logique de contrôle, avec un cyclé répétitif de 51 intervalles de

temps (time slots).

TS1: un canal logique de contrôle, avec un cycle répétitif de 102 intervalles de

temps (time slots).

TS2: un canal logique de trafic, avec un cyclé répétitif 26 intervalles de temps.

TS3 to TS7: canaux logiques de trafic, avec un cyclé répétitif de 26 intervalles

de temps.

Les TS0 a TS7 des autres f1 ~ fN sont tous des canaux de trafic.

La configuration de canal communément adoptée par ZTE pour les cellules :

Nombre de fréquences porteuses 1 2 3 4 5 6 7

43


Nombre de canaux de contrôle 1 2 2 2 3 3 3

Nombre de canaux de service 7 14 22 30 37 45 53

1.5.4 Traitement de la parole dans le système GSM

Dans le système GSM, la SM traite le signal vocal sur l’interface sans fil comme

montré en Fig. 1.5-12.

Fig.1.5-12 Traitement de la parole dans le système GSM

Le processus consistant a envoyer des signaux vocaux est comme suit : pour les

signaux vocaux analogiques, la première étape est la conversion A/N avant le codage

qui génère un signal vocal numérique de 13Kbps. Pour contrôle r les erreurs dans le

processus de transmission, le codage de canal et le processus d’entrelacement sera

conduit sur les signaux vocaux numériques, qui sont ensuite cryptes selon un train

d’impulsions d’entrée/sortie 1 :1. Ces bits sont groupes en 8.5 séquences d’impulsions

burst (correspondant au segment de signal vocal de 20ms) avant d’être transmis a un

débit d’environs 270Kbps dans l’intervalles de temps qui conviennent.

Le processus de réception de signaux vocaux est comme suit : pour les signaux vocaux

envoyés par la BTS, la première étape est la démodulation avant la décomposition et le

décryptage des impulsions de burst. Après la réception de chaque 8.5 bursts, ils

subissent un traitement de de-entrelacement et un réassemblage en informations de 456

bits. Ensuite, le décodage de canal est effectue avec la détection et la correction des

erreurs qui se produisent durant la transmission avant de finalement effectuer le

décodage de la parole sur train d’impulsions générées par le décodeur et le convertir en

voix analogique.

1.5.4.1 Codage de la parole

Ce qui suit est une brève introduction au processus de codage de la parole du système

44


GSM utilisant le codage de parole plein débit comme exemple.

Actuellement, le système GSM utilise le schéma de codage de la parole de 13Kbps,

connu sous l’appellation RPE-LTP (Rule Pulse Excitation - Long Term Prediction). Le

but de ce schéma est de produire une qualité de voix proche de celle du PSTN quand il

n’y a pas d’erreurs.

D’abord, il divise la voix en blocs de 20ms et l’échantillonne à la fréquence de 8KHz

pour obtenir 160 échantillons. Ensuite, la valeur de chaque échantillon est quantifiée pour

générer des signaux vocaux numériques de 16 bits. C’est ainsi qu’est obtenu le débit de

128Kbps. Comme ce débit est excessivement élevé pour être transmis sur le canal radio,

il doit être compresse par un codeur. C’est un codeur plein débit est utilise, chaque bloc

de parole sera compresse en 260bits pour générer un signal code dont le débit est

13Kbps. Les autres processus de traitement du signal comme le codage de canal viennent

après.

Sur la partie BTS, la BTS peut récupérer le débit source de 13Kbps, mais doit générer

un débit de 16 Kbps pour que le signal puisse être transmis sur l’interface Abis, il est

nécessaire d’ajouter 3Kbps de signalisation pour contrôle pour le fonctionnement du

TC distant. Sur la partie TC, pour concorder avec le débit de transmission de 64Kbps

de l’interface A, il est aussi nécessaire de faire une conversion de débit entre les

13Kbps et les 64Kbps.

1.5.4.2 Codage de Canal

Le codage de canal sert à améliorer la qualité de la transmission et surmonter l’impact

négatif des interférences sur les signaux.

Utilisant une technologie de redondance spécialisée, le codage de canal, insère des bits

de redondance avec une certaine régularité a l’extrémité d’émission pour le codage

alors que l’extrémité de réception dans le processus de décodage détecte les codes

d’erreurs et corrige autant d’erreurs que possible en utilisant ces bits de redondance

pour récupérer l’information originale transmise.

Les schémas de codage utilises dans le GSM sont le code de convolution et le code de

paquet qui sont utilises de façon combinée dans les application pratiques.

Le code de convolution: compile k bits d’informations en n bits. k et n sont tous deux

très petits, ils conviennent donc pour la transmission similaire a celle utilisée dans un

port série. D’autre part, ils donnent un très faible retard. Les n éléments de code codes

ne sont pas seulement lies aux k éléments de code d’information de ce paquet, mais

45


aussi lies aux éléments de code d’information dans le paquet précédent (N-1), ou N est

appelé longueur de contrainte (constraint lenght). Le code de convolution est

généralement représente par (n, k, N).

La capacité de correction d’erreur dans le codage par convolution augmente avec

l’augmentation de N, alors que la probabilité d’erreur décroit exponentiellement a

l’augmentation de N. Le code de convolution est utilise pour corriger les erreurs, et il

est efficace quand le décodeur fonctionne dans d’estimation du maximum de

vraisemblance (maximum likelihood estimate mode).

Le code de paquet: c’est une sorte de bouclé raccourcie, qui obtient les bits de

redondance en incrémentant l’algorithme du ou-exclusif des bits d’information et

mappe k bits d’informations d’entrée en éléments de code binaire de sortie (n>k) via

l’algorithme du ou-exclusif.

Le codage de paquet est utilisé principalement pour détecter et corriger les codes

erronés en groupes et est utilise en combinaison avec le code de convolution.

1.5.4.3 Technologie d’entrelacement

L’occurrence de d’erreurs dans les codes de burst dans la communication radio est

généralement cause par le fading (l’atténuation) a long terme. Le schéma de codage de

canal mentionne ci-dessus ne peut pas détecter et corriger les erreurs causées par ce

phénomène. Pour permettre de mieux protéger le signal contre les codes erronés, la

technologie d’entrelacement est introduite au système. La technologie d’entrelacement

est adoptée en canaux pour mieux contrer les problèmes d’erreurs.

L’entrelacement est en fait d’envoyer séparément le flux continu de bits originaux

séparément dans un bloc de message à un certain rythme. En d’autres termes, le bloc

original continu au milieu de la transmission devient discontinu et crée un groupe de

blocs de messages de transmission entrelaces. A l’extrémité de réception, ce type de

bloc de message entrelace est restore (ou de-entrelace) vers les blocs de messages

originaux. Pour contrôler les opérations et les sessions, le TCAP est classifie en deux

couches, CSL et TSL. Le CSL est utilisé pour gérer les opérations et le TSL est utilisé

pour gérer les transactions (sessions), comme montré en Fig. 1.5-13.

46


Fig. 1.5-13 Technologie d’entrelacement

Après l’application de la technologie d’entrelacement, si un message est perdu au

milieu de la transmission, c’est en fait une partie de chaque bloc de message qui est

perdue, mais pas le message en entier. Les messages manquants peuvent être

facilement récupérés grâce à la technologie de codage.

Dans le GSM, différents modes de codage et d’entrelacement sont utilises dans

différents types de canaux. Voir le Table 1.5-1 pour les détails.

Table 1.5-1 Codage et Entrelacement des Canaux Logiques de Circuits

Channel Type

Input

Rate

(Kbit/s)

Input

Code

Block bits

Code Output

Code

Block

bits

Interleaving DepthCheck Bit Tail Bit

Convolutional

Code Rate

TCH/

FS

Ia 13 50Parity

check, 3 4 1/2456 On eight 1/2 bursts

Ib 13 132

II 13 78

TCH/

HS

Ia 5.6 22Parity

check, 3 6 1/3228 On four 1/2 bursts

Ib 5.6 73

II 5.6 17

TCH/F9.6

TCH/H4.8

12

6240 4

1/2, one bit is

removed

every 15 bits.

456Combine on 22

unequal bursts

TCH/F4.8 6 120 32 1/3 456 Ditto

TCH/F2.4 3.6 72 4 1/6 456 On eight 1/2 bursts

TCH/H2.4 3.6 144 8 1/3 456Combine on 22

unequal bursts

47


Channel Type

Input

Rate

(Kbit/s)

Input

Code

Block bits

Code Output

Code

Block

bits

Interleaving DepthCheck Bit Tail Bit

Convolutional

Code Rate

SCH 25Parity

check, 104 1/2 78

Combine on one SB

burst

RACH 8Parity

check, 64 1/2 36

Combine on one AB

burst

FACCH 184

Packet

coding,

40

4 1/2 456 On eight 1/2 bursts

SACCH

BCCH

SDCCH

AGCH

PCH

184

Packet

coding,

40

4 1/2 456On four whole

bursts

Note: The voice input rate on TCH/FS is 13 Kbit/s, that is, each spéech frame lasts 20 ms and contains 260 bits. According to the interférence of

différent bits on voice, the 260 bits are divided into I category (182 bits in total) and II category (78 bits in total). The I category is further divided into

Ia and Ib. The Ia bits are very important bits. If any of them is incorrect, the subscriber will hear a loud noise in 20 ms voice interval. There are 50 Ia

bits and 132 Ib bits. That is, the 260 bits in a speech frame (20 ms) is { d (0), d (1),…, d (181), d (182), …, d (259)}. The part with a single line is I

category, and that with a double-line is II category. It is similar to the TCH/HS.

Le Tableau 1.5-1 donne le codage et l’entrelacement adoptés dans les différents types

de transmission. La première colonne liste les canaux et les codes de transmission et les

modes de transmission lies. La colonne du bloc de code d’entrée donne la taille du bloc

de données en bits avant le codage de canal. La colonne du Code du Bloc de sortie

donne la taille du bloc de sortie en bits après le codage de canal. Dans le code, les

paramètres sont listés avec la même séquence que la séquence de codage. Le bit de

prolongement (tail bit) est ‘’0 ‘’. Le décodage est l’inverse de ce processus.

Ce qui suit est une description du codage de canal et de l’entrelacement, prenant la

communication vocale comme exemple.

Dans le GSM, le débit d’entrée de la voix est 13Kbps sur le TCH/FS, c’est à dire, 260

bits sont transmis toutes la 20ms. Les 260 bits sont protégés par le moyen d’un codage

segmenté.

Parmi les 260 bits, 182 bits adoptent un codage convolutionnel 1/2, et les 78 bits

restant ne sont pas protégés. Parmi les 182 bits, 50 bits subissent une vérification par

parité et ensuite un codage par convolution 1/2. Trois bits d’information sont ajoutes.

Ces 50 bits sont appelés bits Ia. Les autres 132 bits, appelés bits Ib, subissent un

48


codage par convolution directement.

La Fig. 1.5-14 montre l’algorithme d’entrelacement des signaux vocaux sur le TCH/F.

Après le codage de canal, 456 bits sont portes toutes les 20ms. Ces bits sont divisés en

huit grands groupes, avec 57 bits dans chaque groupe portes par des impulsions de

burst différents (8 BP au total). Pour maximiser la non corrélation entre les séquences

de bits, les bits doivent être arranges comme décrits dans le tableau 1.5-2.

Fig. 1.5-14 Entrelacement des blocs

Table 1.5-2 Algorithme d’entrelacement de la parole plein-débit.

No. Item Note

1 0, 8, …, 448 Even bits (B block) in BP (N)

2 1, 9, …, 449 Even bits (B block) of BP (N 1)

3 2, 10, …, 450 Even bits (B block) of BP (N 2)

4 3, 11, …, 451 Even bits (B block) of BP (N + 3)

5 4, 12, …, 52 Odd bits (A block) v BP (N 4)



8 7, 15, …, 455 Odd bits (A block) v BP (N + 7)

Les 456 bits sont divisés en 8 groupes (lignes). Chaque groupe possède 57 bits

(colonnes), occupant le Bloc A ou le Bloc B du BP (N) au BP (N+7). Après

l’entrelacement, un BP porte 114 bits d’information plus deux bits de trame (volée)

49


(116 bits au total). Les 114 bits contiennent 57 bits (bits impaires) du bloc

d’information A et 57 bits (bits pairs) du bloc d’information B. Les deux bits restants

indiquent respectivement si le BP de la première moitie (bits impairs) et le BP de la

seconde moitie (bits pairs) sont des données d’abonné ou de la signalisation associe de

canal rapide (SACCH).

1.5.4.4 Cryptage/Décryptage

Il y a des mesures de cryptage disponibles dans le système GSM. Elles sont applicables

à la voix, données et signalisation. Elles sont indépendantes du type de données et

fonctionnent seulement pour le burst normal. Le cryptage est accompli par une

opération de ou-exclusif avec une séquence de cryptage (générée par l’algorithme de

cryptage A5 via la clé Kc et le numéro de trame) et les 114 bits d’information sur d’un

burst normal.

Les donnes originales de la transmission peuvent être obtenues par l’utilisation de la

même séquence a l’extrémité de réception pour effectuer l’opération de ou exclusif

avec la séquence de cryptage.

1.5.4.5 Modulation et Démodulation

La modulation est la dernière étape dans le traitement du signal. Utilisant le mode de

modulation GMSK au débit de 270.833 kbps, dans le système GSM, la démodulation

est généralement effectuée avec l’algorithme de Viterbi (avec une méthode de

démodulation équilibrée). La démodulation est le processus inverse de la modulation.

La GMSK est un mode de modulation FM numérique spécial. Le débit de la

modulation est de 270.833 kilobauds. La modulation FSK (Frequency Shift Keying)

avec un débit binaire de quatre fois le décalage (offset) de fréquence est appelée MSK

(Minimum Shift-frequency Keying). Dans le système GSM, le filtre de démodulation

gaussien est utilise pour réduire plus le spectre de modulation. Il peut couper la vitesse

de conversion de fréquence.

La GMSK peut être exprimée par un diagramme I/Q. S’il n’y a pas de filtre gaussien,

quand une série constante de 1 est envoyée, le signal MSK serait conserve dans un état

supérieur a celui de la fréquence centrale 67.708 KHz de la porteuse. Si la fréquence

centrale de la porteuse sert de phase fixe de référence, le signal de 67.708 KHz va

causer une incrémentation permanente de la phase. La phase va tourner de 360 degrés

67708 fois par seconde. Durant la durée d’un bit (1/270,833 KHz), la phase se déplace

50


d’un quart de cercle dans le diagramme I/Q, ce qui signifie 90 degrés. La donnée 1 peut

être vue comme 90 degrés plus la phase. Deux 1 entraînent un incrément de la phase

de 180 degrés, trois 1 un incrément de 270 et ainsi de suite. La donnée 0 indique le

même changement de phase dans le sens oppose.

La piste de phase réelle est strictement contrôlée. Dans le GSM, le filtre numérique et

le I/Q ou le modulateur FM numérique sont utilises pour générer une piste de phase

avec précision. Les racines moyennes carrées RMS (Root Mean Square) entre la piste

réelle et la piste et la piste idéale autorise par les spécifications du GSM ne peut pas

dépasser 5 degrés, et la déviation de la crête ne doit pas dépasser 20 degrés.

1.5.5 Technologies Sans Fil GSM

1.5.5.1 Diversité de Réception

La Technologie de diversité de réception est généralement introduite au système GSM

pour recevoir, sur plusieurs affluents, des signaux différents mais qui portent la même

information, et envoie les signaux en sortie après les avoir combine. De cette façon,

l’impact de l’évanouissement (fading) sur la stabilité des signaux reçus peut être

réduit.

Il y a les types de diversités suivants : diversité spatiale, diversité fréquentielle,

diversité temporelle et diversité de polarisation.

There are ways of diversity as follows: space diversity, frequency diversity, time

diversity and polarization diversity.

1. Diversité Spatiale :

Deux antennes réceptrices sont installées dans l’espace pour recevoir

indépendamment les mêmes signaux avant de les combiner et de les envoyer en

sortie. De cette façon le degré d’évanouissement peut être grandement réduit.

Ce procédé est appelé diversité spatiale. La diversité spatiale, est base sur le fait

que la puissance du champ varie aléatoirement dans l’espace (selon l’endroit).

Plus la distance est grande, plus la transmission par chemins multiples est

variable, et moins le signal reçu sera pertinent. La pertinence correspond aux

similarités entre les signaux. Ainsi, la distance nécessaire doit être déterminée.

Selon les tests et les statistiques, le CCIR recommande un espacement entre

deux antennes supérieur a 0.6 de la longueur d’onde, d0.6, pour obtenir un

résultat de diversité satisfaisant et il serait préférable de s’approcher des

51


multiples impairs de /4. Même si la distance entre les antennes est réduite a

/4, une bonne diversité peut être obtenue.

2. Diversité Temporelle

La diversité temporelle consiste le même message avec un certain retard ou une

partie du message dans un temps différent dans la plage de temps tolérée par le

système. Dans le système GSM, la diversité temporelle est effectuée par la

technologie d’entrelacement.

3. Diversité Fréquentielle

La diversité fréquentielle signifie que plus de deux fréquences envoient un

signal en concurrence. Le terminaison de réception combine les signaux de

différentes fréquences et réduit ou élimine l’effet de l ‘évanouissement par

chemins multiples des ondes porteuses radio a différentes fréquences. La

diversité fréquentielle est efficace et ne nécessite qu’une seule antenne. La

diversité fréquentielle dans le système GSM est implémentée par la technologie

de saut de fréquence (frequency hopping).

4. Diversité de polarisation

La diversité de polarisation consiste à recevoir des signaux en utilisant deux

paires d’antennes de réception avec un certain angle entre les directions de

polarisation des antennes de chaque paire, ce qui peut générer un bon résultat de

diversité. Les deux antennes polarisées en diversité de polarisation peuvent être

intégrées en un ensemble d’antenne. Ainsi, seulement une antenne de réception

et une antenne d’émission sont nécessaires à une cellule. Si un duplexeur est

utilise, seule une antenne d’émission réception est nécessaire. Ceci permet une

grande économie en terme d’antennes.

1.5.5.2 Transmission Discontinue

Il y a deux modes de transmission de la voix. L’un est le codage continu de la voix (une

trame de parole toutes les 20ms), peu importe que l’utilisateur soit entrain de parler ou

pas. L’autre est la transmission discontinue (DTX) avec une période d’activation de la

voix à 13Kbps et une période de non activation de la voix codée sur 500b/s. Dans ce

dernier cas, une trame de bruit de confort (comfort noise frame) avec une trame de

20ms est transmise toutes les 480ms, comme montré en Fig. 1.5-15.

Il y a deux objectifs derrière l’emploi le mode DTX : l’un est la réduction du niveau

52


général d’interférences dans l’interface radio, le second est d’économiser la puissance

de l’émetteur. Cependant, le DTX peut légèrement diminuer la qualité de la

transmission. Par conséquent, le mode DTX et le mode commun dont optionnels.

Fig. 1.5-15 Transmission d’une trame de parole en mode DTX

1.5.5.3 Contrôle de la puissance

Le contrôle de la puissance signifie le control la puissance d’émission réelle (la

maintenir la plus basse possible) de la SM ou de la Station de base dans la propagation

radio, afin de réduire la consommation de puissance de la SM/SB et les interférences

du réseau GSM en entier. Inutile de le dire, le pré requis au contrôle de puissance est

d’assurer une bonne qualité de communication des appels sortants. Le processus de

contrôle de la puissance est illustre simplement dans la Fig. 1.5-16.

A B

Fig. 1.5-16 Contrôle de la puissance

Comme montré en Fig. 1.5-16, la SM au point A est éloignée de l’antenne de la Station

de base. Parce que la perte de propagation d'une onde électrique dans l’air est

directement proportionnelle à une puissance n de la distance, la SM en A a besoin

d’une plus grande puissance d’émission pour assurer une bonne qualité de

communication. Comparativement, le point B est plus proche de l’antenne de la station

53


de base, ce qui implique une plus faible perte de transmission ; d’ou, pour obtenir une

qualité de communication similaire, le mobile au point B peut utiliser une plus faible

puissance d’émission durant la communication. Quand un téléphone mobile en

communication des déplace du point B vers le point A, le contrôle de puissance peut

réduire sa puissance d’émission graduellement.

Le contrôle de la puissance se classifie en contrôle de puissance de liaison montante et

contrôle de puissance de liaison descendante. Par contrôle de puissance de liaison

montante, on entend le contrôle de la puissance d’émission de la SM, alors que par

contrôle de puissance de liaison descendante on entend le contrôle de la puissance

d’émission de la station de base. Qu’on utilise le contrôle de puissance de liaison

montante ou de liaison descendante, les interférences de liaison montante et de liaison

descendante sont toutes deux réduites quand on réduit la puissance émise. Et pendant

ce temps, la consommation de puissance de la SM ou de la SB est réduite. Les

bénéfices les plus évidents sont la hausse importante de la qualité de conversation

moyenne de toue le réseau GSM, et la période de veille du mobile est prolongée.

1. Processus de Contrôle de la Puissance

L’information originale utilisée pour la prise de décision, durant un processus de

contrôle de la puissance est obtenue à partir données de mesures de la SM et de

la SB et les décisions de contrôle correspondantes peuvent être effectuées après

le traitement et l’analyse des données originales. Similaire au processus de

contrôle du handover, le processus de contrôle de puissance en entier est montré

en Fig. 1.5-17.

54


Fig. 1.5-17 Processus de contrôle de puissance

1) Sauvegarde des données de mesure

Les données de mesure liées au contrôle de puissance incluent le niveau de

signal de liaison montant, la qualité du signal de liaison montante, niveau de

signal de liaison descendante, et la qualité du signal de liaison descendante.

2) Traitement des données de mesure moyennes

Pour réduire l’influence des transmissions radio complexes sur les valeurs

mesurées, le traitement progressif des données de mesures utilisent

généralement la méthode de moyennage avant (Forward Averaging Method).

C'est-à-dire que la valeur moyenne de plusieurs valeurs mesurées est utilisée

pour effectuer la décision de contrôle de puissance. Le paramètre de

configuration du calcul de la moyenne peut varier avec le type des données

mesurées, i.e., que le nombre des données mesurées à utiliser peut différer.

3) Prise de décision de contrôle de la Puissance

Dans la prise de décision de contrôle de puissance, il y a 3 paramètre s: le seuil,

la valeur N, et la valeur P. Parmi les N dernières valeurs, s’il y en a P qui

dépassent le seuil, le niveau de signal est trop élevé ou la qualité du signal est

bonne ; s’il y a P paramètres inférieurs au seuil, le niveau du signal est trop bas

ou la qualité du signal est mauvaise.

Selon le niveau du signal et sa qualité, le téléphone mobile ou la station de base

peut juger de contrôle r la puissance émise, et l’augmentation ou la diminution

des amplitudes sont déterminées par les valeurs pré-configurées.

4) Envoi de la commande de contrôle de la puissance

Selon la décision de contrôle de puissance, la commande de contrôle

correspondante est envoyée à la Station de Base, qui va ensuite exécuter la

commande ou la transférer a la SM.

5) Correction des données mesurées

Après le contrôle de puissance, les donnes de mesure originales et les valeurs

moyennes sont inutiles. Si des informations inutiles sont gardées, elles peuvent

provoquer une décision de contrôle de puissance incorrecte. Il est donc

nécessaire d’ignorer les données dépassées ou les actualiser pour un usage

55


ultérieur.

Le contrôle de puissance le plus rapide peut être effectue toutes les 480 ms, qui

est la vitesse la plus grande possible a la quelle les données peuvent être

reportées. En d’autres termes, un processus complet de contrôle de la puissance

est exécute au moins toutes les 480ms.

2. Contrôle de puissance a grande vitesse

Le pas de contrôle du processus de contrôle de la puissance recommande par

l’ETSI est fixe a 2dB ou 4dB normalement. Cependant, dans la plus part des cas

pratiques, le pas du contrôle de puissance fixe est incapable d’achever des effets

optimaux, pour un exemple simple :

Quand une SM initie un appel dans un endroit très proche de l’antenne de la SB,

sa puissance d’émission de départ est la puissance d’émission maximale de la

SM dans le BCCH de la cellule (MS_TXPWR_MAX_CCH). Il est évident qu’a

cet instant, puisque la SM est proche de l’antenne, le processus de contrôle de

puissance est suppose réduire sa puissance d’émission aussi vite que possible.

Cependant, il peut difficilement être effectue par le processus de contrôle de

puissance recommande par les spécifications de l’ETSI, car seulement 2dB ou

4dB peuvent être diminues chaque fois. De plus, il y a un intervalle entre tous

les deux processus successifs de contrôle de la puissance (car suffisamment de

nouvelles données de mesure doivent être collectées). Ce processus va prendre

beaucoup de temps pour réduire la puissance émise par la SM à une valeur

convenable. C’est la même chose dans la direction downlink. Evidemment, c’est

un désavantage en terme de réduction d’interférence pour le réseau GSM. Pour

améliorer ceci, le pas du contrôle de puissance de chaque processus doit être

augment avec idée principale du contrôle de puissance à grande vitesse.

Le contrôle de puissance a grande vitesse peut, selon la puissance réelle du

signal et de sa qualité, peut aller, au delà du pas de contrôle de puissance fixe,

directement vers la puissance a atteindre, résolvant ainsi le problème du control

de puissance sans beaucoup d’efforts quand la SM effectue l’accès initial. Bien

sûr, ses fonctions sont limitées à la situation, il peut fonctionner dans plusieurs

situations comme par exemple, les téléphones mobiles qui se déplacent

rapidement, interférences ou obstacles soudains. Chaque fois qu’un grand pas de

contrôle de puissance est nécessaire, le processus de contrôle de puissance à

56


grande vitesse est la solution idéale.

1.5.5.4 Avance de Temps (Timing Advance)

Dans le GSM, comme la technologie TDMA est adoptée dans l’interface radio, la SM

ne doit utiliser que l’intervalle de temps (TS) qui lui est alloue, et rester inactif le reste

du temps. Autrement, il pourrait affecter les SM utilisant les autres TS de la même

porteuse.

Dans le GSM, la SM a besoin d’un décalage de trois intervalles de temps entre les

signaux reçus et transmis. Voir Fig. 1.5-18.

Fig. 1.5-18 Décalage entre le Uplink le Downlink du TCH

Supposons qu’une SM occupe le TS2 et se déplace en s’éloignant de la Station de

Base, le message envoyé par la Station de Base sera de plus en plus retarde avant

d’atteindre la SM. Alors que la réponse envoyée par la SM sera aussi de plus en plus

retardée avant d’atteindre la station de base. Si rien n’est fait pour résoudre ce

problème, le message envoyé par la MS sur le TS2 va chevaucher un autre message

d’appel reçu par la SB dans le TS3. D’où, il est important de surveiller l’instant ou

l’appel atteint la station de base. Pendant que la distance entre la SM et la station de

base change, le système envoie des instructions à la SM, la notifiant de l’avance de

temps. Ce processus est l’ajustement de l’Avance de temps (ou Timing Advance).

Après l’établissement d’une connexion spécifique, la BTS mesure le temps d’écart

entre les TS envoyés et les TS reçu par la MS. En se basant sur la valeur mesurée, la

57


BTS calcule l’avance de temps et notifie le SM en utilisant le SACCH à une certaine

fréquence.

1.5.5.5 Saut de Fréquence

Dans les systèmes de communication mobile, pour améliorer l’aptitude antibrouillage

du système, la technologie d’étalement du spectre (spread spectrum) est généralement

introduite. Il y a deux mode : étalement de spectre directe (direct spread spectrum) et le

mode de saut de fréquence (frequency hopping) qui est utilise par le système GSM.

Il y a deux raisons à l’utilisation du saut de fréquence. D’abord, en se basant sur le

principe de la diversité de fréquence, cette technique est utilisée pour contrer

l’évanouissement de Rayleigh (Rayleigh Fading). L’évanouissement de Rayleigh fait

référence aux changements rapides dans l’amplitude dont les transmissions radio

mobiles souffrent inévitablement en cas d’obstacle. Les différentes fréquences vont

souffrir de différents degrés de Fading, qui sont de plus en plus indépendants au fur et a

mesure que la différence de fréquence augmente. Par le moyen du Saut de fréquence,

les rafales (bursts) ne seront pas endommages par l’évanouissement de Rayleigh de la

même façon. Deuxièmement, il est utilise sur la base de la caractéristique

d’antibrouillage. Dans les zones ou le trafic est élevé, le système cellulaire est restreint

par les interférences dues a la réutilisation de fréquence, et le C/I peut changer

beaucoup durant l’appel. Le C dépend de la position relative de la SM par rapport par

rapport à la BTS. I dépend de si la fréquence est utilisée dans la cellule adjacente. Le

saut de fréquence permet de distribuer les interférences parmi plusieurs appels qui

pourraient interférer avec la cellule au lieu d’un seul.

Le saut de fréquence signifie le saut de la fréquence porteuse le long de la bande de

fréquences avec une certaine séquence. Les données de contrôle et d’information sont

modulées en signaux bande de base, qui sont ensuite envoyés à la porteuse pour la

modulation. Par la suite, la fréquence porteuse change sous le contrôle de codes pseudo

aléatoires dont la séquence est celle de saut de fréquence. Finalement, les signaux sont

envoyés via le filtre RF à l’antenne pour la transmission. Le récepteur détermine la

fréquence de réception en fonction des signaux de synchronisation du FH (Frequency

Hopping en anglais) et la séquence du FH, reçoit les signaux correspondants après le

FH pour la démodulation. La structure de base du FH est illustrée dans la Fig. 1.5-19.

58


Fig. 1.5-19 Structure de Base du FH

Les caractéristiques de la technologie de Saut de Fréquence: la technologie de saut de

fréquence peut être utilisée pour au améliorer la bande de fonctionnement du système

en augmentant l’antibrouillage et l’aptitude d’anti-fading (atténuation) du système de

communication. Le saut de fréquence peut aider à améliorer et protéger l’impulsion

d’information utile de l’impact de l’évanouissement de Rayleigh dans l’environnement

de communication. Une fois le saut de fréquence effectue, les données originales sont

récupérées par le moyen du décodage de canal. Le nombre de sauts de fréquences est

augmente pour booster le gain du Saut de fréquence FH et augmenter ainsi la capacité

d’antibrouillage et d’anti-fading du système.

La technologie de saut de fréquence est en fait d’éviter les interférences externes qui ne

peuvent suivre les changements de fréquences, évitant ainsi ou réduisant énormément

les interférences de même canal et le fading sélectif en fréquence. La raison pour

augmenter le nombre de sauts est que le gain du système de FH est égal au rapport de

la bande passante du système de saut de fréquence aux N intervalles de saut de

fréquence minimum. Généralement, le nombre de FH doit être supérieur à 3. Si la

diversité de fréquence est aussi disponible pour le système de FH, et qu’un message est

transmis par plusieurs groupes de saut de fréquence simultanément et ensuite juge par

la loi des grands nombres, plus d’utilisateurs peuvent utiliser les même services

simultanément avec de faibles interférences mutuelles.

Le saut de fréquence comprend le saut en bande de base et le saut RF.

Le saut en bande de base permet aux fréquences l’émission et la réception de

59


chaque unité de porteuse de rester inchangées. Mais en fonction des différents

numéros de trame (FN), l’unité de trame envoie les données aux différentes

unités de porteuse.

Le Saut RF est le contrôle du synthétiseur de fréquence de chaque émetteur

récepteur, la faisant sauter en fonction de différents schémas dans le différents

intervalles de temps (TS).

1.6 Processus de Signalisation de Base

1.6.1 Processus de Mise a jour de la Localisation de la SM (Location Update Process)

La Fig. 1.6-1 montre le processus de mise à jour de la localisation de la SM.

RLC

RLSD

DT1：CIPH MODE CMD

RF CH REL ACK

RF CH REL

REL IND UA

DISC DEACT SACCH

DR：CH REL CH REL

DT1：Clear COM

DT1：Clear CMD

DT1：CIPH MODE COM DI：CIPH MODE COM

CIPH MODE COM

CIPH MODE CMD ENCRY CMD

CC

CR：LOC UPD REQ EST IND

UA

SABM

IMM ASS IMM ASS CMD

CH ACT ACK

CH ACT

CH RQD CH REQ

MS BTS BSC MSC

DTAP：LOC UPD ACCEPT

Fig. 1.6-1 Processus de mise a jour de la localisation de la SM

60


La SM envoie un CH REQ (Channel Request), qui signifie demande de canal, via le

RACH vers la BTS Après la réception du CH REQ, la BTS le traite et l’envoie au BSC.

Après la réception du CH RED (Channel Required), qui signifie canal demande, la

BSC envoie un CH ACT, qui signifie activation de canal, a la BTS pour activer le

SDCCH. Après l’activation du canal, la BTS va renvoyer un message de CH ACT ACK

(CH ACT ACKNOWLEDGMENT) pour notifier la BSC de l’activation du canal.

La BSC envoie le IMM ASS CMD à la BTS. En recevant le message, la BTS envoie le

IMM ASS via le AGCH à la SM. En recevant le message, la SM envoie le SABM. La

BTS envoie le UA à la SM.

En même temps, la BTS envoie une indication d’établissement (EST IND) à la BSC,

contenant la demande de mise a jour de localisation de la SM. La BSC transmet la

demande de mise à jour de localisation (LOC UPD REQ) à la MSC dans CR. En

recevant le message, la MSC retourne un message CC au BSC.

Le SDCCH est établi entre la SM et la BTS, et le message de mise à jour de la

localisation est envoyé au MSC via le SDCCH. Le MSC choisit le mode de cryptage et

envoie le message d’acceptation de mise à jour de la localisation (LOC UPD ACCEPT)

à la SM.

Le MSC envoie un message Clear CMD au BSC. Le BSC lui retourne un message

Clear COM. En même temps que le SC envoie un message CH REL a la BTS pour

libérer le SDCCH et le message DEACT SACCH pour désactiver le SACCH.

La BTS envoie un message CH REL à la SM. La SM demande a la BTS de libérer la

liaison radio (DISC). La BTS renvoie le UA et rapporte l’indication de libération du

canal à la BSC.

Le BSC envoie un message RF CHL REL à la BTS. La BTS lui retourne un message

RF CHL REL ACK. Le canal radio est libéré.

1.6.2 Processus de détachement d’IMSI (IMSI Detach Process)

La Fig. 1.6-2 montre la procédure de détachement d’IMSI.

61


RF CH REL ACK

RF CH REL

REL IND UA

DISC DEACT SACCH

DR：CH REL CH REL

CREF

CR：IMSI DETACH EST IND

UA

SABM

IMM ASS IMM ASS CMD

CH ACT ACK

CH ACT

CH RQD CH REQ

MS BTS BSC MSC

Fig. 1.6-2 Processus de détachement d'IMSI

The SDCCH is established first. Then, an IMSI DETACH message is sent through the

SDCCH to the MSC. After receiving the message, the MSC releases the SDCCH.

1.6.3 Appel sortant d’un mobile et processus de décrochage de la partie appelée

La Fig. 1.6-3 montre l’appel sortant d’un mobile et le processus de décrochage de la

partie appelée.

Quand un abonné mobile est à l’origine d’un appel, le SDCCH est établi d’abord, et

ensuite, une requête pour le TCH est envoyée via le SDCCH à la MSC.

Le MSC envoie un message de demande d’assignation au BSC. A la réception du

message, la BSC envoie un message IMM ASS CMD à la SM. La SM établit u TCH

avec la BTS. La BTS envoie une indication d’établissement de canal, effectue une

assignation immédiate, et libère le SDCCH.

Le MSC envoie une tonalite de retour d’appel à la SM par le TCH juste établi. Après

que les messages Connect et Connect ACK sont échangés, l’appel est établi.

Quand la partie appelée raccroche, le MSC envoie un message Disconnect à la SM. La

SM libère le TCH, et le MSC répond par le message Release Complete et libère le

TCH.

62


Fig. 1.6-3 Appel sortant d’un mobile et processus de raccrochage de la partie appelée.

1.6.4 Appel entrant pour un mobile et processus de décrochage de la partie appelante

La Fig. 1.6-4 montre l’appel entrant pour un mobile et le processus de décrochage de la

63


partie appelée.

Quand une SM est appelée, le MSC envoie le message de paging (Recherche de

Personnes) à la MS. Après la réception du message de paging, la SM établit un

SDCCH. Alors, le MSC établit un TCH et libère le SDCCH. Le TCH est utilise pour

compléter la connexion de l’appel.

Quand l’appel est termine, le TCH sera libère.

64


Fig. 1.6-4 Appel entrant pour un mobile et processus de décrochage de la partie appelante

1.6.5 Processus de Handover Intra-cellule

La Fig. 1.6-5 montre le processus de Handover Intra cellule.

65


RF CH REL ACK

RF CH REL

DI：ASS COM ASS COM

EST IND

DR：ASS CMD

UA

DT1：HO PERF

CH ACT ACK

ASS CMD

SABM

CH ACT

PHY CONT CON

PHY CONT REQ

MEAS RES MEAS REP

MS BTS BSC MSC

Fig. 1.6-5 Processus de Handover Intra cellule

Base sur les rapports de mesure envoyés par la SM de façon continue, la BSC juge s’il

est nécessaire ou pas d’effectuer un Handover.

Si le Handover intra cellule doit avoir lieu, le BSC active un autre TCH dans la même

cellule et assigne ce TCH a la MS immédiatement.

Après que la SM ait effectue l’immediate Assignment, le BSC notifie le MSC du

HandOver intra cellule qui s’est produit pour cette SM et libère le TCH original.

1.6.6 Processus de Handover Inter-Cellule

La Fig. 1.6-6 montre le processus de HandOver Inter Cellule.

Base sur les rapports de mesure envoyés par la SM de façon continue, le BSC juge s’il

est nécessaire d’effectuer un HandOver.

Si un HandOver inter cellule est nécessaire, le BSC active nu TCH dans la BTS cible et

envoie le message HO CMD à la SM. La SM met au point une connexion avec le TCH

de l BTS cible et effectue le Handover.

Si un Handover inter cellule est nécessaire, le BSC active un TCH dans le BTS cible et

envoie un message HO CMD à la SM. La SM met au point une connexion avec le TCH

de la BTS cible et effectue le handover.

Quand le handover intra cellule est effectue, le BSC informe le MSC de l’évènement

66


et libère le TCH de la cellule source.

DT1：HO PERF

HO CMD

CH ACT

MEAS REP

RF CH REL ACK

RF CH REL

DI：HO COM

EST IND

HO DET

CH ACT ACK

MS BTS1 BTS2 BSC MSC

MEAS RES

DR：HO CMD

HO ACCESS

PHY INFO

SABM

UA

HO COM

Fig. 1.6-6 Processus de handover Inter Cellule

1.6.7 Processus de signalisation du contrôle de puissance

Quand une SM est en mode dédié, on lui assigne un SACCH en plus du TCH. Le

SACCH transmet les rapports de mesure, le contrôle de puissance, le contrôle de

l’avance de temps, et les informations de surveillance de la liaison sous

l’environnement mobile. Les Fig. 1.6-7 et Fig. 1.6-8 montrent les processus du rapport

de mesure et le contrôle de puissance transmise respectivement.

MS BTS BSC

MEAS REP

MEAS REP

Fig. 1.6-7 Processus du Rapport de Mesure

67


MS BTS BSC

MS POWER CTRL

BS POWER CTRL

MS POWER CTRL

Fig. 1.6-8 Processus de Contrôle de la Puissance Transmise

La SM rapporte les données de mesure via le canal SACCH, le BSC effectue la

décision de contrôle de puissance et informe la BTS da la commande de contrôle

correspondante, et la BTS exécute la commande de contrôle ou la transmet au

téléphone mobile.

Questions:

1. Quelles sont les 4 parties qui constituent le système GSM?

2. Quelles interfaces fournit le système GSM-BSS?

3. Quelle est la fonction du canal FCCH?

4. Quelle est la fonction de l’entrelacement?

5. Quelle est la fréquence de séparation du canal radio dans le système GSM?

Réponses:

1. MS, BSS, MSS et OMC.

2. Interface Um, interface Abis, interface A and interface Gb.

3. C’est le canal de calibration de la fréquence, qui porte les informations pour la

correction de la fréquence de la SM.

4. Par suite a l’application de la technologie d’entrelacement, si un message est

perdu Durant la transmission, c’est en fait seulement une part de chaque bloc de

message qui est perdu après la récupération de l’information mais le message en

entier. Les messages manquants peuvent être facilement récupérés grâce à la

technologie de codage.

5. 200KHz

68

2 Notions de base du GPRS

Points clés

Caractéristiques du GPRS

Composition du system GPRS

Principaux protocoles du GPRS

Codage de canal pour le GPRS

2.1 Vue d’ensemble du GPRS

Le General Packet Radio Service (GPRS) est le service de données par paquets

introduit dans le GSM Phase 2+. Il fournit les services de données mobiles extrémité à

extrémité bases sur la commutation par paquets et les technologies de transmission. Le

GPRS peut efficacement utiliser les ressources radio et les ressources réseaux terrestres

et convient aux services de données de burst de petit volume et de longue durée.

2.1.1 Caractéristiques du GPRS

Le GPRS possède les caractéristiques suivantes:

Connexion transparente avec le réseau IP

La technologie IP est adoptée dans le coeur de chaîne du GPRS, et plusieurs

technologies de transmission sont utilisées dans la couche physique du GPRS.

Donc, il est facile d’effectuer une connexion transparente avec le très développé

réseau IP.

Haut débit

Avec l’aide de l'attachement multi slot et le schéma de codage grande vitesse, le

GPRS de phase I adopte les schémas de codage CS1 et CS2, et fournit un débit

d’accès jusqu'à 115 Kbps. Le GPRS de phase II adopte les schémas de codage

CS3 et CS4 et fournit un débit jusqu'à 171 Kbps.

Connexion permanente et facturation base sur la quantité de données (pas sur le

69

temps)

Le GPRS fournit la disponibilité de la connexion partout et la l'avantage d’être

toujours connecte, offrant de nouveaux moyens aux abonnes mobiles d’accéder

a l’Internet et Intranet rapidement. Des qu’un terminal GPRS et allume et

connecte avec le réseau GPRS, il peut maintenir le statut ‘’Connecte’’ tout le

temps. L’abonné peut recevoir et envoyer des informations a tout moment sans

processus de ‘’composition’’ (dial up) nécessaire dans la commutation par

circuits. Tant que le terminal GPRS ne transmet pas de données, il n’occupera

pas le réseau et les ressources radio. Donc, les abonnes mobiles peuvent

bénéficier de la facturation par taille des données transmises. C'est-à-dire que les

abonnes mobiles peuvent rester connectes aussi longtemps que possible sans être

gênés par une facture prohibitive.

Technologie mure

Le GPRS fournit des solutions pour implémenter des services de données sur la

technologie et dans le réseau déjà mure du GSM. Il permet un fable

investissement et rapporter un profit rapide.

2.1.2 Composition du Système GPRS et position du PCU dans le système

La Fig. 2.1-1 montre la structure du réseau du GPRS

70

Chapter 3 Notions de base du EDGE

Fig. 2.1-1 Structure du réseau du GPRS

Pour supporter le GPRS, le GSM introduit deux nouveaux équipements : Serving

GPRS Support Node (SGSN) et le Gateway GPRS Support Node (GGSN)

Le BSC se voit ajoute des Packet Control units (PCU), et les logiciels lie au BSS sont

mis a jour.

Le SGSN fournit des fonctions similaires à celles du MSC. Il accomplit

l’assignation de canal GPRS, la gestion de la mobilité, le cryptage, et la

facturation.

Le GGSN fournit différentes interfaces. Il supporte l’interconnexion avec les

Public Data Networks (PDN) externes comme Internet et X.25, et d’autres

PLMN.

Avec le SGSN et le GGSN, les opérateurs peuvent construire un réseau fédérateur

GPRS sur la base du réseau de transmission existant. En reconstruisant le réseau GSM

actuel, les opérateurs peuvent facilement fournir les services de paquets et les services

71


de circuit, et utiliser pleinement les ressources radio et les ressources terrestres du

réseau.

Dans le système BSS, pour effectuer les fonctions GPRS, il est nécessaire d’ajouter

deux entités fonctionnelles : Paket Control Unit (PCU) et Channel Codec Unit (CCU)

dans la BSC et la BTS respectivement. Le PCU fournit l’interface Gb pour connecter le

SGSN, le CCU fournit l’interface Um pour connecter la SM. Entre le PCU et le CCU,

il y a la trame spéciale PCU, qui est similaire à la trame TRAU. Les deux trames sont

transmises sur l’interface Abis.

Comme l’interface G best l’interface de relais de trame basé E1, le GIU est conçu dans

la BSC pour implémenter l’interface physique du relais de trame E1.

Le PCU peut implémenter les fonctions suivantes: sur le Downlink, le PDU de la

couche LLC est segmente au bloc de données RLC ; sur le Uplink, les bloc de données

RLC est ré-assemblé au PDU de la couche LLC ; le PDCH alloue les ressources de

d’intervalles de temps (time slots) pour l’envoi de données de Uplink et de Downlink ;

le PDCH est lie en liaison descendante au protocole ARQ, incluant ACK/NAK du

RLC ; le PDCH est lie en liaison descendante au protocole ARQ, incluant le buffer du

bloc RLC et la retransmission ; la fonction de contrôle d’accès au canal, par exemple,

la requête d’accès et l’accès accorde ; et la fonction de gestion du canal sans fil, par

exemple, le contrôle de puissance, le contrôle de congestion, et les messages de

contrôle de la diffusion générale

2.1.3 La Terminologie Générale du GPRS

SGSN (Serving GPRS Support Node): Il possède une interface qui le relie au BSS pour

fournir la gestion de la mobilité GPRS, le cryptage et les fonctions de facturation.

GGSN (Gateway GPRS Support Node): Il possède une interface qui le relie au réseau

de données en paquets.

PCU: Il est connecte avec le SGSN via l’interface Gb. Similairement au TC, le PCU

peut être situe avec la BTS, avec la BSC ou avec le SGSN. Le PCU peut implémenter

les fonctions suivantes : Sur les liaisons descendantes, le PDU de la couche LLC est

segmente en blocs de données RLC ; sur les liaisons montantes, les blocs de données

sont ré-assemblés dans le PDU de la couche LLC, le PDCH alloue les ressources

d’intervalles de temps (time slots) pour l’envoi des données de uplink et de downlink,

le PDCH est lie en Uplink au protocole ARQ, incluant ACK/NAK du RLC ; le PDCH

72


est lie en downlink au protocole ARQ, incluant le buffer de bloc et la retransmission ;

la fonction de contrôle d’accès de canal, par exemple, la demande d’accès et l’accès

accorde ; et la fonction de gestion du canal sans fil, par exemple, le contrôle de

puissance, le contrôle de congestion et les messages de contrôle de la diffusion

générale.

CCU: Il fournit l’interface Um pour connecter la SM. Sa fonction de codage canal

inclut le FEC et l’entrelacement. Alors que sa fonction de mesure du canal sans fil

incluse les informations de mesure au sujet le niveau de qualité reçue, niveau du signal

reçu et avance de temps.

GIU : Il fournit principalement la couche physique de l’interface Gb et les fonctions de

mesure en bouclé liées.

GTP (GPRS Tunneling Protocol): Il fournit le canal de protocole entre les GSN (par

exemple, entre le SGSN et le GGSN) dans le réseau fédérateur du GPRS. Entre les

GSN, le GTP est toujours adopte que ce soit sur une plateforme de signalisation ou sur

une plateforme de transmission.

UDP (User Datagram Protocol): c’est un protocole de transmission sans connexion,

fournissant un service de transmission de données efficace. Parmi les protocoles

TCP/IP, l’UDP fournit les mécanismes de base pour la transmission datagramme entre

les applications. Le port de protocole fourni par l’UDP peut distinguer plusieurs

programmes fonctionnant sur une machine. L’UDP est la couche inferieure du

protocole Internet de la transmission par paquets. Il fournit le service de transmission

datagramme sans connexion non fiable pseudo-IP.

TCP (Transmission Control Protocol): Il fournit le circuit virtuel pour la

communication du réseau. En tant que protocole orienté connecté, il adopte le train

d’impulsions fiable pour transmettre et recevoir des données. Le train est une sorte de

séquence de données correcte, tout comme un pipeline, sans paquet manquant, paquet

répété ou paquet hors séquence. Le segment est l’unité de base des données de

transmission TCP. Il est divisé en entete et zone de données. La connexion TCP est du

type full-duplex. C'est-à-dire que le flux de données peut aller simultanément dans les

deux directions. Le flux de données dans une direction est indépendant du flux de

données dans l’autre direction.

Protocole IP: La fonction de la couche IP inclut principalement:

Encapsulation datagramme, segmentation/assemblage de format IP

73


Routage datagramme ;

Rapport d’erreur et Internet Control Message Protocol (ICMP);

Caractéristiques de la couche IP:

Mécanisme de transmission datagramme sans connexion: il ne peut pas assurer

une transmission fiable.

Transmission Point a point: Le routage est le plus gros problème.

SNDCP (SubNetwork Dependent Convergence Protocol): met en oeuvre la

segmentation/l’assemblage et la compression/décompression lies au sous réseau pour

les paquets de données venant de différents réseaux de données extérieurs.

LLC protocole (Logical link Control): il est basé sur le protocole High-Level Data Link

Control (HDLC). La trame LLC inclut l’entête de trame, champ d’adresse temporaire,

champs d’informations de longueur variable et séquence de détection de trame. Il

fournit un lien logique de haute fiabilité entre la SM et le SGSN, et supporte la

transmission de la trame de notification (Acknowledgement) et de la trame sans

notification (Non-acknowledgement), la détection et la retransmission des trames

interrompues, et transmission de données point a point et point a multipoint, aussi bien

que la transmission de données entre le réseau et plusieurs SM en utilisant le même

canal physique.

Relay: le module relay dans le SGSN fournit la fonction de conversion de protocole. Le

SGSN interagit avec la SM utilisant SNDP, et interagit avec le GGSN utilisant le GTP,

transfert les données les données du SNDP vers le tunnel GTP correspondant via le

module de transfert, et transfert les données du GTP vers le SNDP correspondant.

BSSGP (Base SubSystem GPRS Protocol): il supporte le routage et les messages QoS

entre la BTS et le SGSN, et effectue la gestion de signalisation et la fonction de

notification de paquets entre le SGSN et le BSC mais n’implémente la fonction de

détection d’erreur.

NS (Network service): les porteuses de la couche réseau, les PDU BSSGP.

Physiquement, elle est mise en œuvre dans la connexion du relais de trame entre le

BSS et le SGSN. Le relais de trame peut être en mode connexion directe (Direction

connection) ou en mode réseau

RLC/MAC: Comme la plus haute couche LLC, le RLC transfert les primitives

74


correspondantes aux interfaces MAC de couche inférieure. Il inclut principalement les

fonctions suivantes :

Fournit les primitives de service pour transférer les PDU LLC entre la couche

LLC et la couche MAC;

Segmente les PDU LLC en blocs de données RLC, et rassemble les blocs de

données en PDU LLS

Fournit la correction d’erreur d’arrière plan pour la retransmission sélective du

bloc de données RLC.

Le MAC peut avoir plusieurs SM partageant le même canal de transmission, qui peut

inclure plusieurs canaux physiques. Le MAC peut tenter d’envoyer des messages à

toutes les SM simultanément, et permettre d’éviter les conflits, et fournit des

programmes de récupération et de détection. De plus, le MAC permet à une seule SM

d’utiliser plusieurs canaux physiques avec plusieurs intervalles de temps (time slots) en

parallèle.

2.2 Canal GPRS

Compare a la structure de multi trames de 26 trames et aux multi trames de 51 trames

dans le service de circuit, la structure d’une multi trame constituée de 52 trames TDMA

est introduite dans le système GPRS. Le mappage des canaux logiques sur tous les

PDCH (Packet Data Channel) est base sur cette structure de trame, comme montré en

Fig. 2.2-1.

Fig. 2.2-1 Structure multi trame de 52 trames

La structure multi trame du PDCH contient 12 blocs, chacun de ces blocs est compose

de 4 trames continues TDMA. De plus, il y a 2 trames vides et deux trames TDMA

utilisées pour le PTCCH (Packet Time Advance Control channel), totalisant 52 trames

TDMA.

75


Dans les services par paquet, excepte le PRACH (Packet random accèss Channel) et le

PTCCH/U, l’unité de composition de base des autres canaux logiques par paquet est

BLOCK.

Dans une trame de 52 multi trames, la séquence de 12 blocs est B0, B6, B3, B9, B1,

B7, B4, B10, B2, B8, B5, B11.

2.2.1 Canal physique du GPRS

Comme l’approche de la conception de base du GPRS est de maintenir sa compatibilité

avec le GSM autant que possible, le GPRS hérite du mode d’utilisation de la bande de

fréquence et du mode de transmission radio du GSM. La bande de fréquence utilise la

technologie TDMA sous le FDMA, et la transmission radio utilise comme unité de

transmission de base sur le chemin sans fil le BP (Burst Pulse) qui dure 15/26 ms

(équivalent a environs 156.25 bits modules).

Comme avec le système GSM, le système GPRS divise une porteuse en 8 intervalles de

temps (TS) qui forment 8 canaux a répartition temporelle de base. Ainsi, un canal

physique peut uniquement être déterminé par une séquence de trame TDMA et un

numéro de TS (module 8) et une séquence de saut (frequency Hopping) donnée.

Comme le GPRS doit coexister avec la transmission de voix originale du GSM, dans

une cellule GSM qui supporte le GPRS, certains canaux physiques (Times lots)

pourront être utilises pour la transmission de a voix et d’autres canaux physiques

peuvent être utilises pour la transmission de paquets de données GPRS. De plus,

certains flux de signalisation GPRS, comme la diffusion générale de messages du

système de paquets, l’accès de paquets et l’allocation de ressources seront effectués sur

le canal CS.

2.2.2 Canaux logiques du GPRS

Les PCCH, PBCCH, PDTCH, PACCHPTCCH/U, PTCCH/D, et ainsi de suite.

Tous les canaux logiques de paquet sont mappes dans un canal de données par paquet

dédié (PDCH). Les canaux logiques par paquets peuvent être divises selon les

catégories suivantes :

76


Tableau 2.2-1 Canaux Logiques par paquets

Reverse common control channel

packet random access channel PRACH (uplink)

packet paging channel PPCH (downlink)

packet access agreed channel PAGCH (downlink)

packet notice channel PNCH (downlink)

packet broadcast control channel

PBCCH (downlink)

Packet transport channelPacket data transport channel (PDTCH: PDTCH/U and

PDTCH/D)

Dedicated Control Channel

Slow Associated Control Channel

Packet timing advanced control uplink channel

(PTCCH/U)

Packet timing advanced control downlink channel

(PTCCH/D)

Ici:

1. Reverse common control channel

Le PRACH délivre l’impulsion de burst d’accès et l’impulsion de burst d’accès

étendu. La SM envoie les données ou la réponse de paging au BSS via le

PRACH.

Le PPCH est conçu pour le paging des services CS ou des services GPRS. Mais

le paging de CS est seulement applicable aux SM de classe-A et de classe-B. Le

PPCH utilise aussi le groupe de paging et peut supporter la Réception

Discontinue DRX.

Avant que la SM n’envoie le paquet, le PAGCH sert à assigner un ou plusieurs

PDTCHs à la SM. Afin de mettre en œuvre la transmission du paquet. Quand la

SM fonctionne déjà en mode de transmission par paquets, les ressources

allouées peuvent également être transférées dans le PACCH.

Le PNCH est conçu pour informer la station mobile d’un appel provenant du

PTM-M. Le mode DRX doit être configuré pour surveiller le PNCH.

2. PBCCH

Le PBCCH diffuse des messages système de données par paquets. Les

paramètres portes dans ces messages déterminent le mappage des canaux sur des

77


multi trames. Si aucun PBCCH n'est assigné, le BCCH peut transférer ces

messages. Le BCCH va donner l'indication définie, montrant si la cellule

supporte le service de données par paquets. Si la cellule supporte le service de

données par paquet, et si le PBCCH est assigné, les informations de

configuration de la combinaison PBCCH seront fournies.

3. Packet transport channel

Sous le mode de commutation par paquets, le PDTCH porte des données

d'abonné. Il est assigné temporairement à une SM spécifique ou à un groupe de

SM (sous le mode de PTM-M). Sous le mode multi intervalle (multi slot), une

SM peut utiliser plusieurs PDTCH simultanément. Puisque différents canaux

logiques peuvent être multiplexés sur un canal physique, un PDTCH peut porter

un débit de données pures de 0 à 21.4 pur de Kbit/s (en-tête RLC incluse).

Contrairement service de CS, tous les PDTCH sont unidirectionnels. La SM

utilise le PDTCH/U pour envoyer des données par paquets au réseau et utilise le

PDTCH/D pour recevoir des données par paquets du réseau

4. Dedicated Control Channel

Le PACCH transmet des messages de signalisation tels que la notification et le

contrôle de puissance. En outre, il effectue aussi l’allocation de ressources et la

re-allocation d’informations, qui est utilisée pour allouer la capacité du PDTCH

ou ajouter un PACCH plus tard. Quand une SM effectue une transmission par

paquets, elle peut procéder au paging par l'intermédiaire du PACCH et entrer en

mode de commutation de circuit. Le PACCH est dynamiquement assigné au

canal physique qui porte le PDTCH. C'est un canal bidirectionnel.

Le PTCCH/U est conçu pour transporter l'impulsion de burst d'accès aléatoire et

estimer l’avance de temps d’une MS avec un mode de transmission par paquets.

Le PTCCH/D est conçu pour corriger l'avance de temps de plusieurs SM. Un

PTCCH/D correspond à plusieurs PTCCH/U.

2.2.3 Le Mappage des Combinaisons de Canaux Logiques dans les Canaux Physiques

Avec l’introduction du GPRS, trois combinaisons de canaux logiques sont ajoutées:

PBCCH + PCCCH + PDTCH + PACCH + PTCCH

78


PCCCH + PDTCH + PACCH + PTCCH

PDTCH + PACCH + PTCCH

Dans le combinaisons ci-dessus, PCCCH = PPCH + PRACH + PAGCH + PNCH.

Différents canaux logiques peuvent apparaître sur le même PDCH. Le partage des

canaux physiques est effectue par le bloc. En d'autres termes, le type de canal logique

où chaque BLOC appartient à un PDCH peut changer graduellement. Le type de canal

est l’ID de type de message contenu dans l’en-tête d'un bloc (excepté le PRACH)

2.2.3.1 Mappage du Canal de Liaison Montante

1. Mappage du PDTCH/U et du PACCH/U

Pour chaque PDCH assigné à une SM., la MME. sera assignée avec un USF

(Uplink State Flag). Le réseau utilise l'USF pour contrôle r le multiplexage des

blocs radio de différentes SM dans le PDCH d’Uplink dans l'uplink PDCH. Le

US contrôle l'utilisation de time slot de la SM. Elle est utilisée dans les modes

d'accès moyen dynamique et dynamique et étendu. L’USF de trois bits est situé

sur l'en-tête de chaque bloc radio de liaison descendante downlink, et peut

former huit états utilisés pour le multiplexage de transmission d'uplink. Dans le

PCCCH, une valeur d'USF est employée pour marquer le PRACH (USF = vide),

et d'autres valeurs sont réservées à l'usage de sept SM différentes (USF =

R1/R2…R7). Quand un PDCH n'est pas le PCCCH, les huit valeurs de l’USF

sont toutes utilisées pour réserver des uplinks pour huit SM différentes. Quand

une SM sans USF utilise l'uplink, une valeur d'USF peut être utilisée pour

empêcher un éventuel conflit de canal d'uplink. L'USF est dirigé vers le prochain

bloc radio d'uplink

Quand la SM trouve son propre USF sur l'entête d'un bloc de downlink BX (Bx

= B0… B11) d'un PDCH, la SM. pourra utiliser le bloc d’uplink BX+1 (X ! =11)

ou B0(quand X=11) sur ce PDCH. Si le réseau le permet, la SM. peut également

utiliser trois blocs consécutifs (il y a quatre blocs au total).

Le PACCH/U correspondant au PDTCH/D sera déterminé par le réseau en

polling mode.

2. Mappage du PTCCH/U

Quand la SM obtient l'attribution du PDTCH a partir d’un certain PDCH, elle

obtiendra également l'attribution de PTCCH/U a partir du PDCH. Le cyclé du

79


PTCCH/U est de huit 52-multitrames, incluant 16 sous canaux de PTCCH/U

(0… 15). Le numéro de sous canal de PTCCH/U appartenant a une SM est

déterminé par l’index d’avance de temps (TAI) obtenu par la SM durant

l'attribution de ressource, comme montré en fig. 2.2-2.

B0~B11=Radio blocksIdle frames are numbered from 1 to 31 [odd numbers]PTCCH frames are numbered from 0 to 30 [even numbers]

52-multiframe number n+7:

uplink TAI=14 TAI=15

downlink TA-message 4 TA-message 4

B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 31302928

B0 B1 B2 24 B3 B4 B5 25 B6 B7 B8 26 B9 B10 B11 27




B0 B1 B2 20 B3 B4 B5 21 B6 B7 B8 22 B9 B10 B11 23




B0 B1 B2 16 B3 B4 B5 17 B6 B7 18 B9 B10 B11 19


uplink TAI=8 TAI=9


B8


B0 B1 B2 0 B3 B4 B5 1 B6 B7 B8 2 B9 B10 B11 3

52-multiframe number n:

uplink TAI=0 TAI=1

B0 B1 B2 4 B3 B4 B5 5 B6 B7 B8 6 B9 B10 B11 7


uplink TAI=2 TAI=3



uplink TAI=4 TAI=5


B1B0 B2 8 B3 B4 B69B5 B7 B8 10 B9 B10 B11 11

B0 B1 B2 12 B3 B4 B5 13 B6 B7 B8 14 B9 B10 B11 15


uplink TAI=6 TAI=7


80


Fig. 2.2-2 Mappage du PTCCH sur le canal physique

3. PCCCH de Uplink: mappage du PRACH

Comme décrit ci-dessus, sur le PDCH avec PCCCH, si l'USF est marqué en tant

que libre (idle), il indique que le bloc de downlink correspondant est le PRACH.

Le PRACH peut être mappe de façon fixe. Le nombre de blocs PRACH alloues

de façon fixe a un PCCCH est déterminé par le paramètre de diffusion générale

du système "BS_PRACH_BLKS". Son rapport avec les blocs spécifiques est

déterminé par l'ordre d'occupation de bloc décrit ci-dessus

2.2.3.2 Mappage du Canal Downlink

1. Le mappage du PDTCH/D et du PACCH/D

La SM interprète chaque bloc Downlink sur le PDCH alloue, et détermine si le

bloc est son PDTCH/D et (ou) PACCH/D selon le TFI.

Le TBF est une connexion physique employée par deux entités RR pour

transmettre le PDU LLC de façon unidirectionnelle sur le canal radio de données

par paquets. Ce paramètre est utilise dans la séquence de transmission de trame

LLC du même Times Lot de la même cellule pour remplacer l'identification de

la SM dans la couche RLC/MAC. C'est une ressource sans fil assignée à un ou

plusieurs PDCH. Il transmet certains blocs RLC/MAC portant un ou plusieurs

PDU LLC. Un TBF est provisoire et seulement maintenu dans la période de

transmission de données (c'est-à-dire, jusqu'à ce qu'il n’y ait plus aucun bloc

RLC/MAC pour la transmission ou, en mode de notification de RLC, tous les

blocs RLC/MAC de la réception par le récepteur)

Pour chaque TBF, le réseau alloue un TFI. Pour les TBF concourants dans

chaque direction, le TFI alloue est unique et remplace et remplace l’identifiant

de SM dans la couche RLC/MAC. Pour différentes directions, le même TFI peut

être utilise. Le TFI est assigne dans le message d’allocation de ressources avant

la transmission de la trame LLC.

Le bloc RCL/MAC lie a un TBF spécifique doit contenir un TFI. Pour un bloc

de données RLC, le TBF est jointement identifie par le TFI et la direction de

transmission du bloc de données

Le bloc RLC/MAC lie a un TBF spécifique doit contenir un TFI. Pour un bloc

de données RLC, le TBF est jointement identifie par le TFI et la direction de

81


transmission du bloc de données. Pour un message de contrôle RLC/MAC, il y a

aussi la direction de transmission et le type de message en addition au TFI. Si

l’entête d’un bloc de contrôle downlink contient un TFI, le TFI identifie la SM a

laquelle le message de contrôle doit être envoyée ; autrement, toutes les SM

vont recevoir ce message. Si le TFI dans l’entête est incompatible avec celui

dans le corps du message, le SM va accepter le TFI de l’entête.

2. Mappage du PBCCH et transmission du message du système de paquets.

Dans une cellule, le PBCCH est seulement mappe dans un PDCH. La

localisation spécifique diffuse par le BCCH. Dans les multi trames de 52 trame,

le PBCCH est mappe dans les blocs BS_PBCCH_BLKS (ou

BS_PBCCH_BLKS <4). Les blocs spécifiques sont déterminés par la séquence

d’occupation des blocs décrits ci-dessus.

Dans le mode libre par paquets, la SM va détecter les messages système sur le

BCCH et apprendre à partir SI3, SI4, SI7 et SI 8 si la cellule supporte le GPRS

et si le PBCCH est configure. S’il y a le PBCCH, la SM quitte le BCCH pour

écouter les messages systèmes PSI 1 ~ 3 sur le PBCCH et peut être d’autres

messages. La BSC détermine quand et quel message envoyer et quand arrêter

d’envoyer des messages.

Le paramètre système ‘’PS11_REAPEAT_PERIOD’’ détermine le lieu d’envoi

du PSI 1. De plus, excepte pour PSI 1, les autres PSI sont divises en deux

groupes. Un groupe est envoyé à un taux de répétition élevé, alors que l’autre est

reçu avec un bas taux de répétition. Le nombre de PSI envoyés avec un haut

niveau de répétition est indiqué par le paramètre ‘’PSI_COUNT_HR’’, alors

que le nombre de PSI envoyés a bas niveau de répétition sont indiques par le

paramètre ‘’PSI_COUNT_LR’’.

Le système envoie des PSI en suivant les règles suivantes :

1) PSI 1 est envoyé sur le BLOCK B0 quand TC=0 (TC = (FN DIV 52) mod

PSI1_REPEAT_PERIOD)

2) Quand le BS_PBCCH_BLKS > 1, le PSI 1 sera aussi envoyé sur le BLOCK B6

quand TC=0.

3) Les PSI dans le groupe envoyé avec une haute fréquence sera envoyé dans la

séquence determinée par le réseau. La séquence commence quand TC = 0 ;

82


c’est-à-dire que le cyclé d’envoi des PSI dans ce groupe est

PSI1_REPEAT_PERIOD*52 trames. Quand les PSI dans ce groupe sont

envoyés, le BLOCK PBCCH, qui n’est pas occupe par les règles (1) et (2), sera

occupe.

4) Les PSI envoyés dans le groupe à basse fréquence seront envoyés dans la

séquence déterminée par le réseau, et l’envoi sera répété sans arrêt. Quand les

PSI dans ce groupe sont envoyés, le BLOCK PBCCH qui n’est pas occupe par

les règles (1), (2) et (3), sera occupe.

3. Mappage du PCCCH de downlink

Le mappage du PCCCH de downlink sur un certain PDCH peut être décrit par

les 4 règles suivantes:

1) Si le PDCH possède un PBCCH, des blocs BS_PBCCH_BLKS sont utilises

dans le PBCCH.

2) Dans les blocs restants, les blocs BS_PAG_BLKS_RES ne seront pas utilisables

dans le PPCH; ils peuvent être utilises seulement dans le PAGCH, le PNCH, le

PDTCH et PACCH.

3) Les blocs restants seront utilisables dans le PPCH, PAGCH, PNCH, PDTCH et

PACCH.

4) Quand le PBCCH est sur le time slot k, le PCCCH peut être situé seulement sur

le time slot n et n>k-4 et n<=7.

Par exemple, sur un PDCH avec le PBCCH et PCCCH, quand le paramètre

système BS_PBCCH_BLKS=2, BS_PAG_BLKS_RES=5, suivant la séquence

de dimensionnement su BLOCK (B0, B6, B3, B9, B1, B7, B4, B10, B2, B8, B5,

B11), nous pouvons savoir que : le PBCCH sera sur B0 et B6 ; le PPCH peut

seulement être sur le B10, B2, B8, B5 et B11 ; alors que le PAGCH, PNCH,

PDTCH et le PACCH peuvent être sur B3, B9, B1, B7, B4, B10, B2, B8, B5 et

B11.

2.2.4 Codage de canal du GPRS

Le GPRS définit quatre schémas de codage sur le PDTCH: CD-1 a CS-4. Aux

exceptions du PRACH et du PTCCH/U, les autres canaux de contrôle de paquet

adoptent le CS-1. Pour l’impulsion d’accès de paquet sur le PRACH et le PTCCH/U, il

y a les schémas de codage de 8 bits et de 11 bits. Les Fig.2.2-3 et Fig. 2.2-4 montrent le

83


processus de codage des quatre schémas de codage différents.

USF BCS

Radio block

rate 1/2 convolutional coding

puncturing

456 bits

Fig. 2.2-3 Processus de codage de CS-1 a CS-3

USF BCS

blockcode

Radio block

no coding

456 bits

Fig. 2.2-4 Processus de Codage de CS-4

Comme montre dans les figures ci dessus, la première étape du codage est d’attacher

un Block Check Séquence (BCS), séquence de vérification du bloc, au bloc radio, il est

utilisé pour la détection d’erreurs. Pour les schémas de codage CS-1~CS-3, la seconde

étape est le pré codage de l’USF (pas pour CS10, puis attacher 4 bits d’extrémité (tail

bits), et effectuer un codage convolutionnel de demi débit, qui est utilisé pour la

correction d’erreur. La dernière étape est la perforation pour obtenir le débit de codage

désiré. Le codage de correction d’erreur n’est pas effectue dans le CS-4.

Le Table 2.2-2 montre le processus de codage spécifique des quatre schémas de codage

de canal.

84


Table 2.2-2 Processus de codage de canal du PDTCH

Type

Troubleshooting

Procedure

CS1 CS2 CS3 CS4

Length of data

source184 bits 271 bits 315 bits 413 bits

Packet encoding

1) Fire coding. The

multinomial

generated is:

(D23+1)(D17+D3+1).

The BCS added is

40 bits.

2) Add four tail

bits. The coding

data length is 228

bits.

1) Packet coding. The

multinomial generated is:

D16 +D12+D5+1. The added

BCS is 16 bits.

2) USF preprocessing, as

shown in Table 1-4.

3) Add four tail bits. The

coding data length is 294

bits.

1) Packet coding.

The multinomial

generated is:

D16+D12+D5+1.

2) The USF

preprocessing is the

same as CS2.

3) Add tail bits. The

coding data length is

338 bits.

1) Packet coding.

The multinomial

generated is:

D16+D12+D5+1.

2) USF

preprocessing, as

shown in Table 1-5.

3) Add tail bits. The

coding data length is

456 bits.

Convolutional

coding

1) Convolutional

coding with a 1/2

code rate. The

multinomial

generated is:

G0=1+D3+D4,G1=

1+D+D3+D4

(2) No hole

1) Convolutional coding

with a 1/2 code rate. The

multinomial generated is:

G0=1+D3+D4,G1=1+D+D3

+D4

2) Cut a code of 132 bits

with the hole. The position

of the hole:

C (3+4xk), k=3, …, 146

and k≠9, 21, 33, 45, 57, 69,

81, 93, 105, 117, 129, 141

1) Convolutional

coding with a 1/2

code rate. The

multinomial

generated is:

G0=1+D3+D4,G1=1

+D+D3+D4

2) Position of the

hole:

C(3+6 x k) and

C(5+6 x k) k=2, 3,

…, 111

None

Le Table 2.2-3 montre la différence parmi les quatre schémas de codage, qui peut être

vue à partir Table 2.2-2.

Table 2.2-3Codage de canal GPRS

Coding

scheme

Code

Rate

Size (bytes) of

RLC/MAC data block

Maximum throughput

(kbps) of RLC/MAC

CS-1 1/2 20 8

CS-2 2/3 30 12

CS-3 3/4 36 14.4

CS-4 1 50 20

85


Le CS1 possède une capacité de correction d’erreur puissante et tolère un certain taux

d’erreur binaire. Ainsi, il a de basses exigences pour l’environnement sans fil.

Cependant, son inconvénient est que le débit est plus faible. Plus le plan de codage est

grand (CS-4 est le plus grand plan de codage), plus la capacité de correction d’erreur

est petite, et plus le débit est élevé. La table 2.2-4 décrit les procédures de codage et

d’entrelacement de différents canaux logiques de paquets.

Table 2.2-4 Codage et Entrelacement des Canaux Logiques de Paquets.

Channel

Type

Input

Rate

(Kbit/s)

Input Code

Block bits

Code Output

Code

Block

bits

Interleaving

Interleaving

DepthCheck Bit

USF

Precoding

Tail

Bit

Convolutio

nal

Code Rate

PDTCH

(CS1)184

Packet

coding, 404 1/2 456

On four NB

bursts

PDTCH

(CS2)271

Packet

coding, 16

Adding

thrée bits4 1/2 456

On four NB

bursts

PARCH,

PTCCH/D

8 Parity 6 4 1/2 36Combine on

one AB burst

11 Parity 6 4

1/2,

perforate

reduction

code 6 bits

36Combine on

one AB burst

PTCCH/U 184 Packet, 40 4 1/2 456

On four

inconsecutive

bursts

PPCH,

PAGCH,

PNCH,

PBCCH,

PACCH

184Packet

coding, 404 1/2 456

On four

consecutive

bursts

2.2.5 Mode de Fonctionnement du Réseau et Catégorie de SM

Selon le mode de paging des services de circuits et des services GPRS dans le réseau et

la configuration, le mode de fonctionnement du réseau se classifie en trois catégories,

comme montre dans le Table 2.2-5.

86


Table 2.2-5 Mode de Fonctionnement du Réseau

ModeCircuit Paging

Channel

GPRS Paging

ChannelPaging Configuration

I

Packet Paging

Channel

Packet Paging

Channel The SGSN must work with the MSC/VLR for paging. The Gs

interface must be selected.

The MS is required to monitor only one paging channel. The MS

allocated with packet data channel receives paging messages of

circuit services on this packet data channel.

CCCH Paging

Channel

CCCH Paging

Channel

Packet Data

Channel

CCCH Paging

Channel and Packet

Paging Channel

IICCCH Paging

Channel

CCCH Paging

Channel

The SGSN is not required to work with the MSC/VLR for paging.

The MS is required to monitor only the CCCH paging channel. The

MS allocated with packet data channel still receives paging

messages of circuit services on the CCCH paging channel.

III

CCCH Paging

Channel

Packet Paging

ChannelThe SGSN is not required to work with the MSC/VLR for paging.

The MS is required to monitor both the CCCH paging channel and

the packet paging channel. CCCH Paging

Channel

CCCH Paging

Channel

Les SM GPRS se classifient en trois catégories :

SM GPRS de Type-A

Elle peut se connecter au GSM et au GPRS en même temps, la SM GPRS de

type A peut être active dans ces deux systèmes et écouter les messages venant

de ces deux systèmes simultanément. Elle peut fournir des services GPRS et des

services de circuits commutés GSM, incluant le SMS (Short message Service)

en même temps. La SM de type A peut émettre et recevoir des appels dans les

systèmes GSM et GPRS en même temps, et effectuer un transfert de service

automatique. Il permet aux abonnes de recevoir des appels vocaux, de

communiquer avec la partie appelée sans interruption de la transmission de

données.

SM GPRS de Type-B

La SM de type B peut se connecter au systèmes GSM et GPRS en même temps,

et fournit les services GPRS et circuits commutes GPRS. Cependant, elle ne

peut pas fournir les services GPRS et GSM en même temps.

Quand un appel de commutation de circuit est émis vers une SM GPRS de type

87


B, le MSC/VLR envoie une message de suspension Suspend au SGSN. Après la

réception de ce message, le SGSN déconnecte la connexion GPRS

temporairement. Après la fin de l’appel de circuit commute, le MSC/VLR

envoie un message de reprise Restore au SGSN. Le SGSN récupère la

connexion GPRS après la réception du message. Ainsi, le SM n’a pas besoin de

rétablir une connexion GPRS. La plupart des SM GPRS dans le marché actuel

sont des SM de type-B.

SM GPRS de Type-C

Les SM de type-C permettent aux abonnes d’utiliser les services GSM et GPRS

alternativement. Un changement de service manuel est nécessaire.

Questions:

1. Quelles sont les unités fonctionnelles qui doivent être ajoutées pour supporter

les services GPRS du système GSM.?

2. Quels sont les modes de connexion adoptes entre le SGSN et le BSS ?

3. Quel est le mode de communication adopte entre le BRP et le FRP dans le SPCU

?

4. Le haut débit des appareils mobiles GPRS trouve sa source dans la technologie

d’attachement a multi slot. Théoriquement, combien de time slot peuvent être

utilises pour étendre au maximum le débit d’une seule SM dans un lien TBF ?

5. Quels sont les débits de données supportes par le GPRS ?

Reponses:

1. Du coté MSS, le GGSN (Gateway GPRS Supporting Node) doit être ajoute pour

l’interconnexion avec le réseau IP. Du coté correspondant au MSC, le SGSN

(Serving GPRS Supporting Node) doit être ajoute pour l’interconnexion entre le

MSC et la partie BSS et avec le HLR. Du cote BSS, une unité de conversion

pour convertir la commutation de circuit existante en commutation de données

par paquets et une unité de conversion inverse doit être ajoutée pour que le

réseau GSM puisse implémenter les services de données par paquets. L’entité du

coté BSS est le PCU (Packet Control Unit). De plus, le HLR du MSS, les

informations d’abonnement des abonnes GPRS doivent être ajoutées. Au niveau

88


du EIR, les informations d’identification d’équipement des abonnes GPRS

doivent être ajoutées.

2. Le relais de trame

3. La communication Ethernet.

4. 8 time slots

5. Le GPRS supporte quatre débits de données: CS-1, CS-2, CD-3, et CS-4. Le

débit du CS-1 est 9.05Kbps, celui du CS-2 13.4Kbps, celui du CS-3 15.6Kbps et

enfin celui du CS-4 est de 21.4Kbps. Comme tous ces débits incluent l’entête du

bloc RLC, le débit de données effectif ne peut atteindre les valeurs ci dessus.

Les données GPRS peuvent atteindre des débits plus élevés par l’association de

plusieurs time slots. Actuellement, le CS-1 et le CS-2 peuvent assurer 80% de la

couverture de la cellule et satisfaire les nécessités de la communication

quand les interférences co-canal C/I>9dB. Comme les codes FEC sont réduits ou

éliminés pour le CS-3 et le CS-4, les exigences sur le C/I sont plus élevées et la

zone de couverture s’en trouve affectée avec un minimum de juste 35% de la

cellule.

89

3 Notions de base du EDGE

Points clés

Caractéristiques du système EDGE

Composition du Système EDGE

Principes du système EDGE

3.1 Vue d’ensemble du EDGE

Le EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution) est une sorte de technologie pour

la transition entre le GSM et le 3G. Il adopte principalement un nouveau mode de

modulation dans le système GSM incluant une utilisation avancée du fonctionnement

multi slot et la technologie de modulation 8PSK. La technologie 8PSK transforme la

capacité de la technologie GMSK dans le système GSM existant d’un rapport de 2 a 8

de façon a ce que chaque symbole contienne 4 fois le message précédent.

La raison pour laquelle le EDGE est appelé la solution pour la transition du GPRS vers

le 3G réside principalement dans le fait qu’une telle technologie peut pleinement

utiliser les ressources GSM incluant les fréquences existantes du GSM et la plupart des

équipements GSM existant. Cette technologie n’apporte que de petits changements au

software du réseau et à l’équipement. De cette façon, les opérateurs peuvent fournir

aux abonnes mobiles des services multimédia sans fil comme la navigation Internet,

téléconférence vidéo et transfert d’email a grande vitesse, c’est a dire que les services

de communication multimédia individuels peuvent être offerts aux abonnes avant que

le réseau mobile 3G ne soit lance a l’usage commercial. Comme le EDGE est la

technologie transitoire entre le réseau mobile 2G existant et le réseau 3G, il est aussi

appelé technologie 2.75G.

3.2 Caractéristiques du système EDGE

En termes de protocole, la technologie EDGE affecte principalement la partie BSS (ie

la BTS et la BSC) de la partie d’accès sans fil dans le système GSM, mais n’affecte pas

91

le cœur de chaîne du réseau GSM existant et les application réseau, et les interfaces

entre le BSS le MSC et le SGSN dans le système existant seront gardées. Ainsi, les

opérateurs réseau peuvent utiliser les équipements réseau existant au maximum de

leurs possibilités pour fournir aux abonnes des services de communication multimédia

individuels avant l’introduction sur le marche des réseaux mobiles 3G. Le EDGE

possède les caractéristiques suivantes :

Le EDGE ne change ni la structure du réseau GSM ou GPRS ni n’introduit de

nouveaux éléments réseau, il met juste le BSS a niveau.

En termes d’interfaces sans fil, le EDGE ne change pas la structure des canaux

GSM, la structure multi trame et la structure de codage

Le EDGE supporte deux modes de transmission de données: services par

paquets (service non temps réel), et les services de circuit commutes (services

temps réel). Les porteuses sont EGPRS et ECSD respectivement.

Le EDGE adopte la technologie de modulation 8PSK, qui supporte 303% des

données utiles de la GMSK, et fournit un débit binaire plus élevé et une

efficacité spectrale (un débit stable de 384Kbps dans un environnement mobile

et jusqu'à 2Mbps dans un environnement statique), de cette façon, les différentes

exigences de base des applications sans fil peuvent être satisfaites.

Le EDGE adopte la modulation 8-Phase Shift Keying (8PSK), et supporte les

symboles représentés par la phase absolue des signaux. Elle inclut 8 symboles

possibles, et chaque symbole est mappé sur 3 bits. Ainsi, théoriquement, le

EDGE peut fournir jusqu'à 3 fois le débit du GSM.

Dans un mauvais environnement radio, les performances de la 8PSK sont moins

bonnes que celles de la GMASK. D’ou, le EDGE adopte les deux modes de

modulation 8PSK et GMSK. A la différence de la GMSK, les signaux de sortie

de la 8PSK ne sont pas constamment enveloppes, ce qui affecte la mise en

œuvre de l’équipement et les mesures de la station mobile.

Compare au GPRS, le EDGE adopte de nouveaux modes de codage. Le EGPRS

supporte 9 modes de codage allant de MSC-1 à MSC-9 et jusqu'à 3 fois le débit

binaire du GPRS.

Les modes MSC-5 au MSC-9 utilisent la modulation 8PSK, les MSC-1 à la

MSC-4 adoptent la modulation GMSK. A la différence du GPRS et des débits

92


CS-1 à CS-4, ils sont spécialement conçus pour l’algorithme de contrôle

d’adaptation de lien EGPRS. Les modes de codage MSC-1 a MSC-9 de

partagent en trois clusters : A, B et C.

Dans le GPRS, seul le mode de codage d’origine peut être adopte pour la

transmission de données. Quand l’environnement de transmission radio se

dégrade, la retransmission peut échouer toujours. Le schéma de codage du

EGPRS permet aux données d’être partagées en deux parties avec un schéma de

codage à bas débit pour la retransmission, pour permettre au système de

s’adapter aux mauvaises conditions sans fil quand la transmission des données

avec un schéma de codage à haut débit échoue.

Compare au GPRS, le EGPRS effectue des changements sur le RLC/MAC dans

la couche de liaison, et définit un meilleur algorithme de contrôle de la liaison

et deux modes de contrôle de la qualité de la liaison : Link Adaptation (LA) et

Incremental Redundancy (IR).

3.3 Mise en oeuvre du EDGE dans le BSS

3.3.1 Structure du ZXG10-MSS

En terme de protocole, le EDGE affecte principalement le BSS dans la partie d’accès

sans fil dans le système GSM, mais n’affecte pas le cœur de chaîne du réseau GSM

existant et les applications réseau, les interfaces entre le BSS et le MSC et le SGSN

dans le système existant seront gardées. Le système EDGE améliore les performances

du système et son efficacité en introduisant l modulation 8PSK dans la partie BSS et

dans l’appareil mobile pour lui permettre d’avoir l’aptitude de fournir des services de

données large bande. L’impact du EDGE sur le cœur de chaîne (core network) GSM

existant est donc limite et aucun équipement matériel supplémentaire n’est nécessaire,

certaines nouvelles caractéristiques (telles que la modulation 8PSK et les nouveaux

schémas de codage) du système EDGE nécessitent de grandes performances en terme

de capacité de traitement de la part de du ZXG10-BSS (V2). En plus de mettre a jour le

software du système original, des améliorations doivent aussi être effectuées sur

certains composants matériels. Le PCU et le BTS sont principalement concernes.

93


Fig. 3.3-1 Services supportes par le EDGE pour le ZXG10-BSC (V2)

La figure ci-dessus montre la structure générale du ZXG10-BSC(V2) qui supporte les

services EDGE. La figure indique que la BTS et le PUC doivent être modifies.

3.3.2 Mise en oeuvre du EDGE pour le ZXG10-BTS

L’interface radio du EDGE doit supporter les schémas de codage de modulation

MSC1-9. D’ou, la structure du système ZXG10-BSS (V2.90) doit supporter la

modulation 8PSK et satisfaire les exigences de traitement de canal MCS-9.

A la différence de l GMSK, la 8PSK ne possède pas d’enveloppe constante. Le EDGE

doit être conçu avec un émetteur avec une optimisation linéaire de la 8PSK et a coût

réduits. Le PAUE de la ZXG10-BSS (V2.9) adopte toujours la structure du système

ZXG10-BTS (V2) seulement avec un nouvel amplificateur de puissance linéaire.

Pour effectuer des fonctions EDGE dans une ZXG10-BTS (V2), remplacer seulement

le TRX EDGE et mettre le logiciel a jour.

3.3.3 Mise en oeuvre du EDGE pour le ZXG10-BSC

Le système PCU qui supporte les fonctions EGPRS adopte la même structure ZXG10-

BSC (V2) consistant en le GIU et le SPCU, comme montré en Fig. 3.3-2.

94


RMU

RMU

B O S N

SCU

GIU

SPCU

SPCU

2 x8M

2 x8M

2 x8M 2 x8M

2 x8M

4 x8M

4 x8M

32 x2M

① ②

③

② ④

②

⑤

②

Fig. 3.3-2

A la différence près que dans celui-ci, il n’y a que 4 SPCU, 2 câbles HW pour chaque

SPCU pour connecter le BOSN, et 2cables HW pour connecter le GIU.

Compare au GPRS, le EGPRS se voit ajouter plusieurs processus (par exemple : IR,

rapport de mesure rapide, segmentation et réassemblage) pour le software de couche

supérieure, ce qui augmente la capacité de traitement du BRP. En considérant le

nombre de canaux de paquets pour le traitement de chaque BRP est inversement

proportionnel a la bande passante utilisée par le canal, il est suppose que le trafic de

traitement sur l’interface sans fil est linéairement proportionnel a la capacité de

traitement nécessaire. Ensuite, du moment que le système original 860CPU (83MIPS0

traite réellement 20 canaux de 16Kbps, on peut obtenir que le nouveau BRP (appelé

EBRP) a besoin d’au moins 800MIPS (160/20*83*1.2=800), et le DSP a besoin de

140MIPS ou d’une capacité de traitement supérieure.

Le EBRP adopte le schéma de structure de traitement RISC+DSP avec de légères

modifications du logiciel. Le CPU appartient à la série 755/7410 avec une souscarte

CPU (PIN TO PIN compatible). Le DSP adopte la puce de la série 100 MIPS C54X

TMS320VC5416 (1 a 2 pièces) développé par TI.

Le FRP traite le protocole de relais de trame et adopte la transmission HDLC ultra

channel. Pour doubler la capacité, le nouveau FRP (appelé EFRP) doit utiliser un

MPCC8250. Les quatre SCC du CPM dans le MPC8250 peut être utilisée pour le

traitement de 4 ultra channels de 2M, et le FCC2 peut être utilise pour le traitement

MAC Ethernet 10/100. Le MPC8250 peut traiter 280MIPS/200MHz (fréquence

principale), et 8Mbps de trafic avec la performance multipliée par trois.

Donc, pour supporter les fonctions du EDGE dans le système GPRS de la ZXG10-

BSC(V2) de base, des changements doivent être effectues sur l'équipement de la

95


ZXG10-BSC (V2) en plus des mises a jour du software.

1. Remplacement avec la carte EFRP et EBRP pour satisfaire les exigences du

système.

2. Remplacement avec le fond de panier de la nouvelle version dans la couche

PUC. La nouvelle version supporte BRP/FRP et EBRP/EFRP, mais ne supporte

pas d’insertion mixte simultanée.

Questions:

1. Qu’est-ce que le EDGE ?

2. Quel mode de modulation différent de celui utilise dans le GSM est adopte dans

le EDGE ?

3. Quel Schéma de codage est adopte dans le EDGE sur l’interface sans fil ?

4. Quels éléments réseau sont ajoutes dans le EDGE en plus de ceux dans le GSM?

5. Quel débit de service de données peut être fourni aux abonnes via le EDGE ?

Answers:

1. EDGE est l’abréviation de Enhanced Data Rate for GSM Evolution.

2. Le EDGE est un type de technologie pour la transition du GSM vers le 3G. Il

utilise principalement un nouveau mode de modulation dans le système GSM

incluant les opérations multi slot les plus avancées et la technologie de

modulation 8PSK. La technologie 8PSK multiplie par quatre la capacité de la

technologie de modulation GMSK qui existe dans le réseau GSM, chaque

symbole contient 4 fois plus que les messages précédents.

Le EDGE adopte le nouveau schéma de codage. Le EGPRS supporte 9 schémas

de codage de MSC-1 to MSC-9, et environs 3 fois le débit du GPRS. Les MCS-

5 à MCS-9 adoptent la modulation 8PSK, les MCS-1 à MCS-4 adoptent la

modulation GMSK. A la différence du GPRS, et des débits CS-1 à CS-4, il est

spécialement conçu pour l’algorithme de contrôle d’adaptation de liaison

EGPRS.

Le EDGE affecte principalement le BSS dans la partie d’accès sans fil dans le

système GSM, mais n’affecte pas le cœur de chaîne du réseau GSM ni les

96


applications réseau, et les interfaces entre le BSS et le MSC et le SGSN dans le

système existant seront gardées. Le système EDGE améliore les performances

du système et son efficacité par l’introduction de la modulation 8PSK dans la

BSS et la l’appareil mobile, ce qui lui donne l’aptitude de services de données a

large bande. L’impact du EDGE sur le cœur de chaîne GSM existant est limité et

il n’est pas besoin d’ajouter un nouvel équipement matériel. Pour achever les

fonctions du EDGE dans la ZXG10-BTS (V2), remplacer juste la fréquence

porteuse (TRX) EDGE et mettre le software a jour.

Alors qu’afin de supporter les fonctions du EDGE dans le système GPRS de la

BSC originale ZXG10-BSC (V2), des changements doivent être effectués sur

l’équipement ZXG10-BSC (V2) en plus de la mise à jour du logiciel.

Remplacement avec la carte EFRP et EBRP pour satisfaire les exigences du

système.

Remplacement avec le fond de panier de la nouvelle version dans la couche

PUC. La nouvelle version supporte BRP/FRP et EBRP/EFRP, mais ne supporte

pas d’insertion mixte simultanée.

Le EDGE adopte la technologie de modulation 8PSK, supporte 303% de

l’information utile de la GMSK, et fournit un débit de données plus élevé et une

plus grande efficacité spectrale (un débit stable de 384Kbps dans un

environnement mobile et jusqu'à 2Mbps dans un environnement statique), de

cette façon, les différentes exigences de base des applications sans fil peuvent

être satisfaites.

97

Documents

Vol I French 1-101