Cours réseauxs gsm

1. Réseaux cellulaires
GSM & GPRS
Cours Réseaux GSM &GPRS
1
GSM & GPRS
Ikram SMAOUI TRIGUI

2. Plan du chapitre
Introduction
Réseaux cellulaires
- Concept de réseau cellulaire
- Architecture générique d’un réseau cellulaire
Cours Réseaux GSM &GPRS
2
GSM (Global System for Mobile communication)
- Architecture
- Interface radio
- Handoff
- Numérotation liée à la mobilité
- Sécurité

3. Première génération (système analogique): pas
d’investissement pour l’aspect de la sécurité.
Des cellules de grande taille (50Km de rayon).
Les 2 systèmes de premières générations les plus développés:
- NMT (Nordic Mobile Telephone) utilisant des fréquences de
450 à 900 MHz
- AMPS (Advanced Mobile Phone Service) utilisant des
Introduction
Cours Réseaux GSM &GPRS
3
- AMPS (Advanced Mobile Phone Service) utilisant des
bandes de fréquences entre 800 et 900 MHz
Cette génération utilise la technique d’accès AMRF (Accès
Multiple à Répartition en Fréquences) (FDMA) qui consiste à
donner à chaque utilisateur une bande fréquentielle fixe dans la
cellule où il se trouve.
Nombre d’utilisateurs égale au nombre de bandes de
fréquences disponibles.

4. Deuxième génération :
• GSM (Global System for Mobile communication),
• DECT (Digital European Cordless téléphone), définit une technique
d’interface radio pour les télécommunications sans fil à courte portée.
• PCS (Personal Communications Services), fonctionnant à une fréquence de
1900 MHz, utilisé aux Etats-Unis.
• PDC (Personal Digital Cellular), utilisé au Japon
Résolution de certains problèmes évoqués lors du
Introduction
Cours Réseaux GSM &GPRS
4
Résolution de certains problèmes évoqués lors du
déploiement de la première génération
• Authentification,
• Confidentialité,

5. Réseaux cellulaires
Cours Réseaux GSM &GPRS
5
Réseaux cellulaires

6. • Concept de base:
• Division du territoire en cellules
• Partage des ressources radio entre cellules
• Cellule : unité géographique du réseau
• Taille de la cellule variable suivant le relief, la densité
d’abonnés…
• Hiérarchie de cellules (macro-cellules, micro-cellules…)
Concept de réseau cellulaire
Cours Réseaux GSM &GPRS
6
• Hiérarchie de cellules (macro-cellules, micro-cellules…)
• Pico cellule: quelques mètres de diamètre (bureaux, super marché)
• Micro cellule: quelques dizaines de mètres de diamètre (rues, entre les
immeubles)
• Cellule: ce type de cellule couvre les zones urbaines (varie de quelques
centaines de mètres à quelques kilomètres)
• Macro cellule: quelques dizaines de kilomètres (autoroute)

7. Chaque cellule possède un émetteur-récepteur
- Groupe de fréquences radio attribué à chaque cellule
Difficultés : Rareté des ressources radio:
Réutilisation de fréquences pour augmenter la capacité du
Concept de réseau cellulaire
Cours Réseaux GSM &GPRS
Réutilisation de fréquences pour augmenter la capacité du
réseau.
Les fréquences ne peuvent pas être utilisées dans les
cellules adjacentes afin d'éviter les interférences.
Gestion des transferts inter-cellulaires (Handoff).
7

8. On définit des motifs, aussi appelés clusters, constitués de
plusieurs cellules, dans lesquels chaque fréquence est
utilisée une seule fois.
N : nombre de cellules dans le motif
D : distance de réutilisation
Si l'on dispose de n fréquences pour le réseau, on pourra
Concept de réseau cellulaire
Cours Réseaux GSM &GPRS
Si l'on dispose de n fréquences pour le réseau, on pourra
en employer n/N par cellule.
Le modèle hexagonal : exemples de motifs à 3, 4, 7
cellules
8

9. Architecture génériqued’un réseau cellulaire
Radio Access Network (RAN)
- Point d’accès au réseau (assure la connexion avec le
cœur du réseau)
- Gestion de l’interface radio
Core Network (CN) :
- Réseau fixe assurant l’interconnexion avec les
Cours Réseaux GSM &GPRS
9
- Réseau fixe assurant l’interconnexion avec les
autres réseaux

10. Réseau GSM (Global System for
Mobile communication)
Cours Réseaux GSM &GPRS
10
Mobile communication)

11. GSM: nom du standard Européen du système radio cellulaire numérique
Le GSM est organisé de la façon suivante :
Sous système radio BSS (Base Station Subsystem):
• Assure les transmissions radioélectriques,
• Gère la ressource radio.
Sous système d’acheminement (réseau fixe) NSS (Network Switching
Subsystem):
Introduction
Cours Réseaux GSM &GPRS
11
Subsystem):
• Établissement des appels,
• Mobilité.
Sous système d’exploitation et de maintenance OSS
(Operation Subsystem):
Permet à l’exploitant d’administrer son réseau
L’équipement mobile est alternativement inclus ou exclu du sous système

12. Architecture
Cours Réseaux GSM &GPRS
12

13. Architecture
La partie BSS comprend :
1. MS: Mobile Station
• Le téléphone et la carte SIM (Subscriber Identity Module)
suffisent à réaliser l’ensemble des fonctionnalités nécessaires à
la transmission et à la gestion des déplacements.
Cours Réseaux GSM &GPRS
13
la transmission et à la gestion des déplacements.
• Les principales fonctionnalités de la carte SIM:
(microcontrôleur et de la mémoire)
- Contenir et gérer une série d’informations (liées à la sécurité
personnelles de l’abonné)
- Mini base de données et d’applications de l’utilisateur.

14. Architecture
Cours Réseaux GSM &GPRS
14

15. Architecture
2. BTS: Base Transceiver Station
• Ensemble d’emetteurs-récepteurs TRX
• Assure couverture radio d’une cellule (rayon de 200m à ~30
km),
• Gestion de transmissions radios (modulation, démodulation,
égalisation entrelacement, codage et correcteur d’erreurs)
Cours Réseaux GSM &GPRS
15
égalisation entrelacement, codage et correcteur d’erreurs)
• Gestion de la couche physique et liaison de données
(multiplexage, chiffrement, saut de fréquence, …
• 1 à 8 porteuse(s) radio (en zone rurale 1 ou 2 porteuse, en zone
urbaine 8 porteuses), 8 canaux par porteuse (7 canaux de
communications et un canal balise),
• Mesure de la qualité des signaux reçus.

16. Architecture
3. BSC: Base Station Controler : Contrôleur de station de base
• Organe intelligent du BSS,
• Gère un ensemble de station de base (typiquement ~60)
• Pour le trafic abonné venant des BTS, le BSC joue un rôle de
concentrateur
• Pour le trafic issu du concentrateur, le BSC joue le rôle
d’aiguilleur vers la BTS destinataire.
Cours Réseaux GSM &GPRS
16
d’aiguilleur vers la BTS destinataire.
• Gestion des ressources radio: affectation des fréquences,
contrôle de puissance…
• Gestion des appels: établissement, supervision, libération des
communications, etc.
• Gestion des transferts intercellulaires (Handoff)

17. Architecture
La partie NSS comprend :
1. HLR (Home Location Register): Gestion de la base de
données
• Une base de données qui gère les abonnés d’un PLMN donné,
• Caractéristiques de chaque abonné (Information
Cours Réseaux GSM &GPRS
17
• Caractéristiques de chaque abonné (Information
d’abonnement): IMSI, MSISDN, type d’abonnement
(restriction, services supplémentaires,…),
• Base de données de localisation (Information de la
localisation): numéro du VLR du mobile même dans le cas où il
se connecte sur un PLMN étranger.

18. Architecture
2. VLR (Visitor Location Register): base de données locale
• En général, un VLR par commutateur MSC
• Contient les informations relatives aux abonnés présents dans
la Location Area (LA) associée
• Même informations que dans HLR + identité temporaire
Cours Réseaux GSM &GPRS
18
• Même informations que dans HLR + identité temporaire
(TMSI) + localisation
• VLR mis à jour à chaque changement de zone de localisation
(LA) d’un abonné.
• Stocke un ensemble de triplets (RAND, SRES, Kc) pour
chaque utilisateur enregistré chez lui.

19. Architecture
3. MSC (Mobile Switching Center) commutateur numérique en
mode circuit
• Oriente les signaux vers les BSC
• établi la communication en s’appuyant sur les bases de données
• Gère la transmission des messages courts et l’exécution des handoff
• Il dialogue avec le VLR pour gérer le mobilité des usagers:
Cours Réseaux GSM &GPRS
19
• Il dialogue avec le VLR pour gérer le mobilité des usagers:
vérification des caractéristiques des abonnés visiteurs, transfert des
informations de localisation,
• Assure l’interconnexion avec les réseaux téléphoniques fixes (RTC, RNIS),
les réseaux de données ou les autres PLMN
• Fonction GMSC (Gateway MSC): Passerelle pour les appels en provenance
du RTCP à destination d’un abonné mobile par exemple.

20. Architecture
Le Sous système d’exploitation et de maintenance:
L’administration du GSM consiste à évaluer ses performances
et optimiser l’utilisation des ressources de façon à offrir un
niveau de qualité aux usagers.
L’administration se fait par le biais des équipements :
Cours Réseaux GSM &GPRS
20
L’administration se fait par le biais des équipements :
TMN (Telecommunications Management Network)
- OMC: Operations and Management Center: Supervision
locale des équipements,
- NMC: (Networks Management Center): Administration
générale de l’ensemble du réseau par un contrôle centralisé.

21. Architecture
2. EIR : Equipment Identity Register
• Base de données annexe contenant les identités des terminaux (IMEI).
Consultée lors des demandes de services d’un abonné pour vérifier que le
terminal utilisé est autorisé à fonctionner sur le réseau,
• L’identité contient un numéro d’homologation commun à tous les
terminaux d’une même série, un numéro identifiant l’usine d’assemblage et
un numéro spécifique au terminal,
• L’accès au réseau peut être refusé parce que le terminal n’est homologué,
qu’il perturbe le réseau ou parce qu’il a fait l’objet d’une déclaration de vol,
Cours Réseaux GSM &GPRS
21
qu’il perturbe le réseau ou parce qu’il a fait l’objet d’une déclaration de vol,
3. AuC: Authentication Center
• Gestion de la sécurité,
• Renferme une base de données dont les attributs sont IMSI, la clé secrète
Ki, unique de l’abonné
• Génère des triplets (RAND, SRES, Kc) utilisés pour l’authentification et le
chiffrement,
•Chaque centre d’authentification est associé à un HLR.

22. • Un système radio mobile a besoin d’une partie du spectre radio pour
fonctionner
• Les bandes dédiées pour le système GSM est :
• de 890 à 915 MHz pour la voie montante
• de 935 à 960 MHz pour la voie descendante
•Les bandes de fréquences allouées à l’extension DCS du GSM sont :
• de 1710 à 1785 MHz pour la voie montante
Interface radio
Cours Réseaux GSM &GPRS
22
• de 1710 à 1785 MHz pour la voie montante
• de 1805 à 1880 MHz pour la voie descendante
• Partage en fréquence (FDMA):
• Chacune des bandes dédiées au système GSM est divisée en 124 canaux
fréquentiels d’une largeur de 200 KHz.
• Les fréquences sont allouées d’une manière fixe aux différentes BTS et
sont désignées souvent par le terme porteuse
• Deux BTS voisines n’utilisent pas des porteuses identiques ou proches

23. Interface radio
Cours Réseaux GSM &GPRS
23

24. Interface radio
Cours Réseaux GSM &GPRS
24

25. Interface radio
Cours Réseaux GSM &GPRS
25

26. Interface radio
Partage de temps (TDMA)
• chaque porteuse est divisée en intervalle de temps appelés
slots.
• Un slot accueille un élément de signal radio électrique
appelé burst
• Les slots sont regroupés par paquet de 8 (Trame).
• Un canal physique : répétition périodique d’un slot dans
Cours Réseaux GSM &GPRS
26
• Un canal physique : répétition périodique d’un slot dans
une trame TDMA sur une fréquence particulière

27. Interface radio
Cours Réseaux GSM &GPRS
27

28. Interface radio
Cours Réseaux GSM &GPRS
28

29. Interface radio: Timing Advance
Cours Réseaux GSM &GPRS
29

30. Handoff
Les 3 phases du Handoff:
1. Prise de mesures et supervision du lien
2. Choix de la cellule cible et déclenchement du
Handoff
3. Exécution du Handoff (i.e.transfert effectif de liens)
Cours Réseaux GSM &GPRS
30
3. Exécution du Handoff (i.e.transfert effectif de liens)

31. Handoff
Prise de mesures et supervision du lien
• Indicateurs de déclenchement
Puissance du signal reçu (RXLEVEL)
Qualité du signal de la cellule courante (RXQUAL)
Taux d’erreur binaire BER (témoin du C/I)
Distance (mobile-BS)
• Le mobile mesure la puissance des canaux pilote de BTS
Cours Réseaux GSM &GPRS
31
• Le mobile mesure la puissance des canaux pilote de BTS
• Si le mobile reçoit l’identité d’une BTS et que son signal
est suffisant, elle entre dans la liste des BTS candidates
(un temporisateur est associé)
• A expiration du temporisateur: la BTS et retirée de la liste
• Si la liste est pleine (6 pour GSM), on retire celle dont le
temporisateur est le plus avancé.

32. Handoff
Choix de la cellule cible et déclenchement de handoff
Cours Réseaux GSM &GPRS
32

33. Handoff
Procédure d ’exécution
- Hard handoff: ancien lien libéré avant l’établissement du
nouveau lien avec la BS cible
- Seamless handoff: ancien lien libéré pendant
l’établissement du nouveau lien avec la BS cible
Cours Réseaux GSM &GPRS
33
l’établissement du nouveau lien avec la BS cible
- Soft handoff: ancien lien libéré après l’établissement du
nouveau lien avec la BS cible

34. Handoff
Hard handoff
• Un seul canal radio à la fois
• Légère interruption de la communication
Cours Réseaux GSM &GPRS
34

35. Handoff
seamless handoff
- Probabilité de coupure minimisée
- Consommation supérieure de ressource
Cours Réseaux GSM &GPRS
35

36. Handoff
Soft handoff: Les 2 liens et les 2 flux sont actifs
simultanément pendant un court laps de temps
- Qualité de service offerte à l’usager
- Charge élevée au niveau réseau
- Charge élevée sur l’interface radio
Cours Réseaux GSM &GPRS
36

37. Handoff
Cours Réseaux GSM &GPRS
37

38. Handoff
Cours Réseaux GSM &GPRS
38

39. Mobilité réseau
1. Processus de sélection/resélection de cellules: réception par le
mobile d’informations venant du réseau et choix d’une cellule d’accès
2. Gestion de la localisation (itinérance)
- connaître plus ou moins précisément la position des mobiles
sélection/resélection de cellules
• Sélection =à la mise sous tension du mobile
• Resélection =lors du déplacement
Cours Réseaux GSM &GPRS
39
• Resélection =lors du déplacement
• Mais la même procédure de choix de cellule
• Écoute de toutes les voies balises
• Sélection d’un certain nombre de cellules parmi les plus puissantes
• Recueil des infos diffusées : état des cellules, paramètres d’accès,
de handoffs, info de synchronisation, localisation, PLMN,etc.
• Enregistrement éventuel dans la zone de localisation
• Choix d’une cellule (suitable cell )

40. Mobilité réseau
Gestion de la localisation (itinérance): Hiérarchie des
éléments intervenant dans la localisation
• la localisation : permet au système de connaître la
position d’un mobile à chaque instant
• la recherche d’abonné qui permet au système de
retrouver un mobile
Cours Réseaux GSM &GPRS
40

41. Canal radio: communications vulnérables aux écoutes et
aux utilisations frauduleuses.
Afin de rendre confidentiel et sûr les communications
radios, GSM intègre les fonctions suivantes:
• Confidentialité de l’IMSI: Utilisation d’une identité
temporaire,
• Authentification de chaque abonné avant de lui
Sécurité
Cours Réseaux GSM &GPRS
• Authentification de chaque abonné avant de lui
autoriser l’accès à un service,
• Confidentialité des données usager: Chiffrement des
communications,
• Confidentialité des informations de signalisation.
41

42. L’authentification permet de protéger :
– L’opérateur contre l’utilisation frauduleuse de ses ressources
– Les abonnées en interdisant à des tierces personnes d’utiliser leur
compte
L’authentification de l’abonné peut être exigée par le
réseau à chaque:
Authentification de l’abonné
Cours Réseaux GSM &GPRS
– Mise à jour de localisation
– Établissement d’appel (sortant ou entrant)
– Avant d’activer ou désactiver certains services supplémentaires
– Mise en oeuvre de la clé de chiffrement sur certains canaux dédiés
Dans le cas où la procédure d’authentification de
l’abonné échoue, l’accès au réseau est refusé au mobile.
42

43. L’authentification permet de vérifier que l’identité transmise par le
mobile (IMSI/TMSI) sur la voie radio est correcte.
Basé sur le protocole de chiffrement symétrique: Clé partagée entre Auc
et la carte SIM
Sécurité : Clé n’est jamais transmise sur le réseau
Éléments du triplet d’authentification (V: Vecteur d’authentification)
• RAND :Nombre aléatoire de 128 bits
• Ki : Une clé symétrique, unique pour chaque utilisateur
Authentification de l’abonné
Cours Réseaux GSM &GPRS
• Ki : Une clé symétrique, unique pour chaque utilisateur
• SRES (Signed Response) : C’est un nombre de 32 bits
Il résulte de l’application de l’algorithme A3 sur le nombre RAND
• Kc (Session Key) : clé de session à 64 bits.
Elle est utilisée pour chiffrer les communications entre la MS et la BS
Elle est généré dans la carte SIM en appliquant l’algorithme A8 avec la
clé secrète Ki.
43

44. 1. Le mobile, en roaming, demande d’établir une communication
pour la 1ère fois, il transmit son propre IMSI en clair pour le
réseau visité.
2. Le réseau visité envoie sa propre identité et l’IMSI de l’utilisateur
au centre d’authentification de ce dernier.
3. L’AuC répond à ce réseau par des triplés (RAND, SRES, Kc)
4. Le réseau visité envoie au mobile le nombre RAND comme un
Authentification de l’abonné
Cours Réseaux GSM &GPRS
4. Le réseau visité envoie au mobile le nombre RAND comme un
challenge
5. La carte SIM se charge de calculer la réponse SRES du challenge,
en utilisant l’algorithme d’authentification A3 et la clé secrète Ki.
Puis le mobile l’envoie au réseau.
6. Le réseau compare les deux valeurs de SRES, celle reçue depuis le
mobile et celle reçue depuis l’AuC. Si les deux valeurs sont
identiques, la session de communication est autorisée pour ce
mobile.
44

45. Authentification de l’abonné
Cours Réseaux GSM &GPRS
45

46. Réseau GPRS
Cours Réseaux GSM &GPRS
46

47. Plan du chapitre
1. Introduction
2. GPRS (General Packet Radio Service)
- généralités
- Architecture
- Sécurité
Cours Réseaux GSM &GPRS
47
- Sécurité
3. Résumé

48. Généralités
GPRS: General Packet Radio Service, appelé aussi GSM 2+
Basé sur GSM: ne constitue pas à lui seul un réseau mobile à part
entière, mais une couche supplémentaire rajoutée à un réseau GSM
existant.
Utilise les bandes de fréquences attribuées au GSM.
repose sur la transmission en mode paquet. Il permet d’accéder à
l’Internet en utilisant le téléphone comme Modem.
Cours Réseaux GSM &GPRS
48
capable de fournir des débits par utilisateur allant jusqu'à 115 kb/s
(contre 9,6 kb/s pour le GSM), Il offre des fonctionnalités
intéressantes :
- plusieurs canaux peuvent être alloués à un utilisateur ;
- ces mêmes utilisateurs peuvent partager un même canal ;
- le débit est indépendant des liens montant et descendant.
Facturation à la donnée: le GPRS est facturé non pas à la durée pour
les communications téléphoniques mais à la quantité de données
transmises au client

49. Architecture
Les recommandations GPRS reprennent l’architecture du BSS mais
définissent une architecture de réseau fixe différente de NSS. Le BSS
devient un sous réseau d’accès multiservice: il peut être relié à un
NSS classique et à un réseau fédérateur GPRS
Cours Réseaux GSM &GPRS
49

50. Architecture
SGSN : Serving GPRS Support Node
Routeur IP gérant les terminaux pour une zone.
Le SGSN (Serving GPRS Support Node) est la fonctionnalité du
service dans le centre de commutation (MSC), qui permet de
gérer les services offerts à l'utilisateur.
Les SGSN:
Cours Réseaux GSM &GPRS
50
Les SGSN:
- gardent trace de la localisation des MS
- assurent les fonctions de sécurité et de contrôle d’accès sur la voie
radio

51. GGSN : Gateway GPRS Support Node
• Routeur IP s'interfaçant avec les autres réseaux.
Le GGSN est la fonctionnalité d'interconnexion dans le
centre de communication (MSC), qui permet de
communiquer avec les autres réseaux de données par
paquets extérieurs au réseau GSM.
• Le GGSN masque au réseau de données les spécificités du
GPRS.
Architecture
Cours Réseaux GSM &GPRS
51
GPRS.
• Il gère la taxation des abonnés du service, et doit supporter
le protocole utilisé sur le réseau de données avec lequel il
est interconnecté. Les protocoles de données supportés en
standard par un GGSN sont IPv6, et X25.

52. Architecture
Les termes GGSN et SGSN désignent des entités fonctionnelles: elles
peuvent être implantées dans un même matériel de la même façon que
les fonctions MSC et GMSC pour la commutation de circuits sont
assurées par un même commutateur.
L’ensemble des GGSN, des SGSN, des routeurs IP éventuels et de
liaisons entre les équipements est appelé réseau fédérateur GPRS.
Chaque SGSN et GGSN dispose d’une adresse IP fixe au sein de ce
réseau.
Cours Réseaux GSM &GPRS
52
réseau.
La gestion de localisation est assurée par un HLR comme pour le GSM
en mode circuit. Celui-ci contient, outre les informations de
localisation/routage, la correspondance adresse PDP et IMSI.

53. Le contrôleur de stations de base doit être doublé par un
contrôleur de paquets (PCU pour Paquets Controler Unit).
Le PCU segmente et réassemble les PDU (Packet Data Unit) LLC
(Logical Link Controler) en blocs RLC (Radio Link Controler), gère
les l’échéancier de transmission et l’acquittement des blocs sur le
canaux de données (Pdch). Les PCU peuvent être
géographiquement situé dans la BTS, le BSC, ou le SGSN.
Architecture
Cours Réseaux GSM &GPRS
53

54. Transformation des paquets en bursts
Cours Réseaux GSM &GPRS
54

55. Identités temporaires
1. P-TMSI (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity): Permet de
différencier deux mobiles sous le même SGSN
Un réseau GPRS peut allouer à un mobile une identité temporaire
transmise en mode chiffré, appelé P-TMSI et semblable au TMSI. Il est
nécessaire de disposer d’un identifiant supplémentaire du mobile dans le
réseau parce que le mobile peut être à la fois actif en GPRS et en GSM.
Sur un réseau combinant deux modes circuit et paquet, un mobile se voit
allouer deux identités: un TMSI classique et un P-TMSI. La norme
Cours Réseaux GSM &GPRS
55
allouer deux identités: un TMSI classique et un P-TMSI. La norme
impose des plages différentes pour éviter les confusions (TMSI de 0 à
BFFF et P-TMSI de C000 à FFFE en hexadécimal)
Au P-TMSI peut être associée une signature, celle ci est transmise au
mobile, en mode chiffré, avec le P-TMSI
Pour tout changement de localisation ultérieur, le mobile précise la
signature dans le message de mise à jour qui est, lui aussi transmis en
chiffré

56. Identités temporaires
La vérification de la cohérence entre la signature et le P-TMSI permet
d’assurer une certaine sécurité tout en évitant une authentification,
coûteuse en triplet de sécurité.
Le P-TMSI est une identité courte qui permet de différencier sans
ambiguïté deux mobiles sous le même SGSN. Ce pendant le P-TMSI ne
peut être attribué qu’après un attachement au réseau
2. TLLI (Temporary Link Layer Identity): Permet de différencier deux
Cours Réseaux GSM &GPRS
56
mobiles lors de la phase de signalisation sous le même SGSN.
Si le mobile dispose d’un P-TMSI, le TLLI est identique au P-TMSI
Si le réseau alloue un nouveau P-TMSI, le TLLI est actualisé

57. Architecture
Fonctionnement du réseau GPRS: deux scénarios
Mobile - Internet: Pour transmettre un message à destination d'une
adresse IP
1. Le mobile va d'abord essayer d'obtenir des ressources sur la voie
radio. Pour le faire, il va se signaler par un accès aléatoire au réseau,
2. Si cet accès réussit, le réseau va lui réserver un canal logique sur
lequel ils vont pouvoir dialoguer,
Cours Réseaux GSM &GPRS
57
3. Le mobile va transmettre son paquet IP qui va parvenir jusqu’au
SGSN,
4. Le SGSN va demander au HLR l’adresse d’un GGSN offrant l’accès
à Internet,
5. Le SGSN va ensuite encapsuler le paquet IP du mobile dans un autre
paquet IP portant l’adresse du GGSN,
6. À la réception de ce paquet, le GGSN en question décapsule le
paquet IP du mobile et l’envoie sur l’Internet.

58. Internet-Mobile: Quand un ordinateur connecté à Internet souhaite envoyer
un paquet IP à un abonné GPRS,
1. il l'envoie comme n'importe quel paquet,
2. Ce paquet est routé vers un GGSN du réseau GPRS parce qu'il contient
une adresse IP qui le destine à ce réseau,
3. Quand le GGSN reçoit le paquet en question, il peut s'adresser au HLR
pour connaître la zone de routage actuelle de l'abonné qui possède
Architecture
Cours Réseaux GSM &GPRS
58
pour connaître la zone de routage actuelle de l'abonné qui possède
l'adresse IP,
4. Quand le GGSN dispose de cette information, il va envoyer le message
PDP encapsulé dans un paquet IP au SGSN qui gère cette zone de
routage,
5. Ce SGSN peut alors contacter la MS en faisant du paging pour savoir
exactement où il se trouve. Il va ensuite lui signaler quand et sur quelle
fréquence écouter. Au moment convenu, le mobile va se mettre à
l'écoute et le SGSN va lui transmettre le paquet IP.

59. Authentification
La procédure d’authentification est exécutée dans le SGSN
Cours Réseaux GSM &GPRS
59

60. Confidentialité
La procédure de chiffrement n’est exécutée qu’après l’authentification
La procédure de génération de Kc est similaire à celle proposée pour le
GSM
Chiffrement des données échangées entre le mobile et le SGSN: la
couche LLC assure les échanges entre le mobile et le SGSN, elle prend
également en charge le chiffrement spécifique à GPRS
Le chiffrement Mobile-SGSN permet de simplifier la gestion des clés
Cours Réseaux GSM &GPRS
60
Le chiffrement Mobile-SGSN permet de simplifier la gestion des clés

61. Résumé (GSM-GPRS)
Pile de protocole gérées par la station mobile: La complexité des
fonctionnalités que l'on désire obtenir au niveau du mobile est
classiquement gérée par une pile de protocoles.
Assure les fonctions de
sécurité.
Cours Réseaux GSM &GPRS
61

62. Résumé (GSM-GPRS)
La couche liaison de données est gérée par le protocole LAPDm. Les
caractéristiques principales sont :
Taille fixée des paquets
Codes détecteurs d'erreur
Numérotation des trames
Correction par retransmission
Cours Réseaux GSM &GPRS
62
La couche 3 comprend trois sous-couches
1. RR (Radio Ressource)
Cette couche gère la connexion radio et principalement
l'établissement (ou le réétablissement) d'un canal dédié lors de la
procédure de handover.
L'entité RR de la MS dialogue avec un BSC.

63. Résumé (GSM-GPRS)
2. MM (Mobility Management)
gère la gestion de la mobilité, principalement, les mises à jours de
localisation,
assure les fonctions de sécurité.
3. CM (Connection Management) :
très semblable à ce qui existe sur les réseaux téléphoniques fixes pour
gérer les appels entre abonnés.
Cours Réseaux GSM &GPRS
63
gérer les appels entre abonnés.

64. Résumé (GSM-GPRS)
Les systèmes GSM et GPRS ne fournissent pour les données que les deux
premières couches du modèle OSI : Les couches physique et liaison de
données. Les différences se trouvent dans la façon dont sont assurées les
fonctions de ces deux couches :
Dans GSM
Pour réaliser un transfert de données, on établit un circuit physique virtuel
entre deux points, au moyen duquel seront transmises les données,
Les ressources sont réservées pour toute la durée de l'échange, même que
Cours Réseaux GSM &GPRS
64
Les ressources sont réservées pour toute la durée de l'échange, même que
pendant une infime portion du temps de connexion.
Dans GPRS
C’est le réseau à commutation de paquets qui permet la communication
entre le terminal mobile et la passerelle,
Sur la voie radio, l'allocation de ressources se fait à la demande du mobile
pour transmettre un volume de données fixé au préalable. Les ressources
allouées sont donc adaptées au volume à transmettre.

65. Résumé (GSM-GPRS)
En fait, dans GPRS, une MS ne gère pas une mais des piles de protocoles
situés dans deux plans différents :
Le plan de transmission:Le plan de transmission sert à transférer toutes les
données utilisateurs.
Le plan de signalisation sert quant à lui à assurer la gestion de la mobilité
(MM : Mobility Management), mais aussi la transmission de messages
courts.
Cours Réseaux GSM &GPRS
65
Pile de protocoles dans le plan de données

66. Résumé (GSM-GPRS)
préserver la confidentialité
des identités des utilisateurs
Cours Réseaux GSM &GPRS
66
Pile de protocoles dans le plan de signalisation

67. Résumé (GSM-GPRS)
Le protocole RLC
assure la segmentation des paquets LLC en blocs RLC/MAC
effectue les retransmissions nécessaire quand un paquet s'est perdu
La couche MAC:
gère l'accès concurrent aux différents canaux physiques: Un mobile peut
se voir allouer plusieurs intervalles de temps d'une trame TDMA s'il est
capable de les gérer (terminaux multi-slots).
Cours Réseaux GSM &GPRS
67
capable de les gérer (terminaux multi-slots).
La couche LLC : Le protocole LLC doit :
fournir un lien logique fiable entre la MS et le SGSN.
supporter des paquets d'information de taille variable
supporter un mode avec acquittement et un autre sans
permettre de faire une distinction de qualité de service entre les différents
types d'utilisateur
préserver la confidentialité des identités des utilisateurs

68. La couche SNDCP
• gère le multiplexage de plusieurs connexions PDP, la compression/
décompression des en-têtes et la compression/décompression des
données.
• assure le respect de la séquence des messages.
• assure aussi la segmentation (et la reconstitution) des paquets de
données pour fournir des blocs de données de taille acceptable pour le
Résumé (GSM-GPRS)
Cours Réseaux GSM &GPRS
68
protocole LLC.
La couche GMM (GPRS Mobility Management)
• gérer, comme son nom l'indique, l'itinérance du terminal dans le réseau.
La couche SM
• permet au mobile de demander au réseau la mémorisation d'un contexte,
appelé contexte PDP, dans le SGSN et le GGSN. Ce contexte va servir à
ces deux entités à router les paquets en provenance du mobile ou destinés
à celui-ci sans devoir consulter les bases de données de localisation.