Soutenance mémoire
Le sous-système radio
Le sous-système radio gère la transmission radio. Il est constitué de plusieurs entités dont le mobile, la station de base (BTS, Base Transceiver Station) et un contrôleur de station de base (BSC, Base Station Controller).
• Le mobile : Le téléphone et la carte SIM (Subscriber Identity Module) sont les deux seuls éléments auxquels un utilisateur a directement accès. Ces deux éléments suffisent à réaliser l’ensemble des fonctionnalités nécessaires à la transmission et à la gestion des déplacements. La principale fonction de la carte SIM est de contenir et de gérer une série d’informations. L’identification d’un utilisateur est réalisée par un numéro unique (IMSI, International Mobile Subscriber Identity) différent du numéro de téléphone connu de l’utilisateur (MSISDN, Mobile Station ISDN Number), tous deux étant incrustés dans la carte SIM
• La station de base (BTS) : La station de base est l’élément central, que l’on pourrait définir comme un ensemble émetteur/récepteur pilotant une ou plusieurs cellules. Dans le réseau GSM, chaque cellule principale au centre de laquelle se situe une station base peut-être divisée, grâce à des antennes directionnelles, en plus petites cellules qui sont des portions de celle de départ et qui utilisent des fréquences porteuses différentes. C’est la station de base qui fait le relais entre le mobile et le sous-système réseau. Comme le multiplexage temporel est limité à 8 intervalles de temps, une station de base peut gérer tout au plus huit connections simultanées par cellule. Elle réalise les fonctions de la couche physique et de la couche liaison de données. En cas de besoin, on peut exploiter une station de base localement ou par télécommande à travers son contrôleur de station de base.
• Le contrôleur de station de base (BSC) : Le contrôleur de station de base gère une ou plusieurs stations de base et communique avec elles par le biais de l’interface A-bis. Ce contrôleur remplit différentes fonctions tant au niveau de la communication qu’au niveau de l’exploitation. Pour les fonctions des communications des signaux en provenance des stations de base, le BSC agit comme un concentrateur puisqu’il transfère les communications provenant des différentes stations de base vers une sortie unique. Dans l’autre sens, le contrôleur commute les données en les dirigeant vers la bonne station de base. Dans le même temps, le BSC remplit le rôle de relais pour les différents signaux d’alarme destinés au centre d’exploitation et de maintenance. Il alimente aussi la base de données des stations de base. Enfin, une dernière fonctionnalité importante est la gestion des ressources radio pour la zone couverte par les différentes stations de base qui y sont connectées. En effet, le contrôleur gère les transferts intercellulaires des utilisateurs dans sa zone de couverture, c’est à dire quand une station mobile passe d’une cellule dans une autre. Il doit alors communiquer avec la station de base qui va prendre en charge l’abonné et lui communiquer les informations nécessaires tout en avertissant la base de données locale VLR (Visitor Location Register) de la nouvelle localisation de l’abonné. C’est donc un maillon très important de la chaîne de communication et il est, de plus, le seul équipement de ce sous système à être directement gérable (via l’interface X25 qui le relie au sous-système d’exploitation et de maintenance).
Le multiplexage fréquentiel (FDMA)
L’accès multiple par division de fréquences repose sur un multiplexage en fréquences qui divise la bande de fréquences en plusieurs sous-bandes qui sont chacune placée sur une fréquence spécifique du canal (porteuse ou carrier). Chaque porteuse ne peut transporter que le signal d’un seul utilisateur. Cette méthode est essentiellement utilisée dans les réseaux analogiques. Dans sa version à 900MHz, la norme GSM occupe deux bandes de 25MHz ; l’une est utilisée pour la voie montante (890 – 915MHz), l’autre pour la voie descendante (935- 960MHz). Il est également défini que chaque porteuse de cellule possède une densité spectrale confinée dans une bande de 200kHz ce qui signifie que, théoriquement, on peut disposer de 124 canaux. Notons au passage que la bande de fréquences du DCS-1800 étant plus large, elle peut contenir 374 canaux. Aussi, si on indique par Fu les fréquences porteuses montantes et par Fd les fréquences porteuses descendantes, les valeurs de fréquence porteuse valent
Fu(n) = 890, 2+ 0, 2*(n – 1) MHz (2)
Fd(n) = 935, 2+ 0, 2 * (n – 1) MHz (3)
où 1 ≤n ≤124. Connaissant les canaux disponibles, il est alors possible d’effectuer un multiplexage fréquentiel en attribuant un certain ensemble de fréquences porteuses par opérateur GSM. Pour pourvoir la possibilité de l’émission et de réception simultanée, donc de parler et d’entendre en même temps, on divise la bande de fréquence en deux voies: la première pour la communication du station mobile (MS) vers le station de base (BTS), la deuxième pour la communication du station de base (BTS) vers le station mobile (MS),Les voies montantes – du mobile vers la station de base – et descendante – de la station de base vers le mobile – sont séparées en fréquences. C’est l’écart duplex ; cet écart est de 45MHz pour le GSM 900 et de 95MHz pour le GSM 1800.
Identifiants GPRS
Comme en GSM, certains nombres d’identifiants sont associés à un mobile. Certains identifiants du GSM sont réutilisé.
– IMSI identifie le mobile lors de communications GPRS PTP.
– MIGI (International Mobil Group Identity) permet de recevoir une communication GPRS.
– P-TMSI (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity) identité transmise au mobile en mode crypté lors de son attachement au réseau GPRS. Le P-TMSI permet d’identifier le mobile dans le SGSN et peut être associé à une signature pour la sécurité.
– TLLI (Temporary Link Layer Identity) si le P-TMSI existe alors le TLLI est redondant, mais si le P-TMSI n’a pas été fournis, le TLLI remplace l’IMSI du mobile pour la communication GPRS. Le TLLI est présent dans la trame LLC et assure le bon adressage des packets.
– TFI (Temporary Flow Identifier) est affecté à chaque trame LLC émise ou reçue, il remplace le TLLI à l’intérieur d’une cellule.
– USF (Uplink Statuts Flag) comme nous l’avons vu lors de l’étude des différentes compressions, ce champ donne l’état des TS sur la liaison montante et permet d’attribuer sur le lien descendant les ressources utilisables par le mobile sur le bloc montant suivant.
Les paliers techniques
· L’interface radio : Une décision de compromis a été prise par l’ETSI :
– Le protocole WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) pour les bandes de fréquences appairées.
– Le protocole TD/CDMA (Time Division / Code Division Multiple Access) a été retenu pour les bandes de fréquences non appairées (applications à faible portée, téléphone sans cordon, débits fortement asymétriques). [6]
· Le réseau : L’UMTS impliquera l’implantation de nouvelles cellules gérant les interfaces radio et la réutilisation maximale des composants GSM de dernière génération (haut débit). De plus, pour assurer la couverture, les terminaux pour l’UMTS devront être multimode.
· Les services et applications : Aujourd’hui, le 2G assure les services vocaux et partiellement le domaine des données. Les services sont peu nombreux et consistent essentiellement en une reprise dégradée des services fixes, et sont fournis principalement par le réseau (réseau intelligent). Les performances se dégradent rapidement en cas de mobilité. L’UMTS doit assurer en 3G des services très nombreux, évolutifs, délivrés en périphérie, sur une base de réseau UMTS ou GSM, en modèle client/serveur.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1. GENERALITES SUR LE RESEAU GSM
1.1. Introduction
1.2. Caractéristiques d’un réseau GSM. [1] et [2]
1.2.1. Le concept cellulaire
1.2.2. Architecture d’un réseau GSM
1.2.2.1. Le sous-système radio
1.2.2.2. Le sous-système réseau (NSS)
1.2.2.3. Le centre d’exploitation et de maintenance (OMC)
1.2.2.4. Identifiants
1.2.3. Piles de protocoles et Interfaces dans un réseau GSM
1.3. Spécifications sur L’interface Air [1],[2], [15] et [16]
1.3.1. Le canal physique
1.3.1.1. Le multiplexage fréquentiel (FDMA)
1.3.1.2. La modulation
1.3.1.3. Le multiplexage temporel (TDMA)
1.3.1.4. Structure des trames
1.3.1.5. Mécanismes de protection contre les interférences radioélectriques
1.3.2. Les canaux logiques
1.3.2.1. Typologie des paquets
1.3.3. La transmission discontinue ou DTx
1.3.4. Autres paramètres de l’Interface Air
1.3.4.1. Quelques paramètres radio
1.3.5. Exemple d’application
1.4. L’interface A-bis
1.5. L’interface A
CHAPITRE 2. GPRS ET UMTS
2.1. Extension vers le GPRS [4]
2.1.1. Services offerts
2.1.1.1. Support des services
2.1.1.2. Supports et services
2.1.2. Le GPRS dans le réseau GSM
2.1.2.1. Couches protocolaires GPRS
2.1.2.2. Récapitulatif
2.1.2.3. Canaux logiques GPRS
2.1.3. Identification et localisation GPRS
2.1.3.1. Identifiants GPRS
2.1.3.2. Etats du mobile GPRS
2.1.3.3. Localisation GPRS
2.2. L’EDGE[4]
2.3. L’UMTS [6],[7], [9] et [10]
2.3.1. Objectifs de la norme UMTS
2.3.2. Pourquoi une nouvelle norme
2.3.3. Les besoins
2.3.4. Les services
2.3.5. Les paliers techniques
2.3.6. Architecture générale
2.3.6.1. Le domaine Utilisateur
2.3.6.2. Le domaine cœur du réseau (Core Network)
CHAPITRE 3. SPECIFICATIONS TECHNIQUES
3.1. Le Short Message Service (SMS) [12],[13] et [14]
3.1.1. Terminologie
3.1.1.1. Le Short Message Entity (SME)
3.1.1.2. Le Short Message Mobile Originated (SM MO)
3.1.1.3. Le Short Message Mobile Terminated (SM MT)
3.1.1.4. Protocoles et structures en couches des protocoles
3.1.1.5. Le Gateway MSC For Short Message Service (SMS-GMSC) (MT)
3.1.1.6. L’Interworking MSC For Short Message Service (SMS-IWMSC) (MO)
3.1.2. Présentation des entités fonctionnels
3.1.2.1. Fonctionnalités requis pour un MS
3.1.2.2. Fonctionnalités requis pour un MSC
3.1.2.3. Fonctionnalité requis pour un SMS Router
3.1.2.4. Fonctionnalité requis pour un SMS-SC
3.1.3. Elements fonctionnels
3.1.3.1. Validity-Period
3.1.3.2. Service-Centre-Time-Stamp
3.1.3.3. Protocol-Identifier
3.1.3.4. More-Messages-To-Send
3.1.3.5. Priority
3.1.3.6. Messages-Waiting
3.2. Le SIMToolkit [15] et [16]
3.3. Les commandes AT [17] et [18]
3.3.1. Structure générale d’une commande AT
3.3.2. Liste des commandes utilisées pour le SMS
3.3.3. Exemple de mise en œuvre des commandes pour le service SMS
3.3.3.1. Envoi de SMS
3.3.4. Le AT^SSTK
CHAPITRE 4. MIS EN ŒUVRE DE L’APPLICATION
4.1. Etat de l’art
4.2. Choix du Langage Java
4.3. Choix de la base de données
4.4. Présentation des API utilisés
4.4.1. L’API JavaComm
4.4.2. L’API SMSLib
4.4.2.1. Développement Web avec Java : les pages JSP [19]
4.4.3. Configuration de Tomcat
4.4.3.1. Modification de contexte
4.5. Mise en œuvre de l’application
4.5.1. L’inscription
4.5.2. L’authentification ou log in
4.5.3. Le formulaire d’envoi de SMS
CONCLUSION GENERALE
ANNEXE 1: COMMANDE AT PAR ATSSTK
ANNEXE 2 : ARCHITECTURE DES RESEAUX
ANNEXE 3 : PORTION DE CODE D’ENVOI DE SMS PAR SMSLIB
ANNEXE 4 : ORGANISATION DE SMSLIB
BIBLIOGRAPHIE
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