                                  
REPUBLIQUE ISLAMIQUE DE LA MAURITANIE
Honneur-Fraternité-justice
RAPPORT DE STAGE
Prénom : AHMED
Nom : OULD MOHAMED
N° : 99
Filière : PARCOURS RESEAU ET TELECOMMUNICATION
Année : 2éme
Lieu de stage : MAURITEL S.A
Sommaire
III.Architecture des systèmes GSM 7
IV.Sous-système réseau NSS 8
V.Sous-système radio BSS 12
VI.FDMA et TDMA 13
VII.Partage en fréquence (FDMA) (frequency Division Multiple Access) 13
VIII.Partage en temps (TDMA) (Time Division Multiple Access) 13
IX.Les canaux de transmission 14
X.Les canaux physiques 14
XI.Les canaux logiques 15
XII.Les couches fonctionnelles du GSM 17
XIII.Bande d'exploitation du GSM 18
REMERCIEMENTS
Avant tout développement sur cette expérience professionnelle, il apparaît opportun de commencer ce rapport de stage par des remerciements, à ceux qui m’ont beaucoup appris au cours de ce stage, et même à ceux qui ont eu la gentillesse de faire de ce stage un moment très profitable.
Aussi, je remercie HamoudOuldSalihi, mon maître de stage qui m’a accompagné tout au long de cette expérience professionnelle avec beaucoup de patience et de pédagogie. Enfin, je remercie l’ensemble des employés de Mauritel, et les ingénieurs de HUAWEI pour les conseils qu’ils ont pu me prodiguer au cours de ce mois.
INTRODUCTION
J’ai effectué un stage au Centre de Commutation MSC4 Zatar de Mauritel à Nouakchott. Au cours de ce stage, j’ai pu m’intéresser au réseau GSM de cet opérateur.
Plus largement, ce stage a été l’opportunité pour moi d’appréhender les concepts de la téléphonie mobile notamment le réseau GSM. J’ai pu découvrir et comprendre tout ce qui se rapporte au réseau-cœur, allant du principe de fonctionnement, en passant par nature et rôles des matériels utilisés, arrivée aux tâches effectuées par celui-ci.
Au-delà d’enrichir mes connaissances dans le domaine des télécommunications, ce stage m’a permis de comprendre dans quelle mesure envisager mon futur parcours professionnel, en me donnant un aperçu de la vie en entreprise, et du domaine professionnel. En conséquent ce stage m’a offert une clairvoyance en ce qui s’agit des critères qu’il faut suivre, dans l’avenir, pour le choix de son domaine de compétence et de l’entreprise où travailler.
I.Histoire des systèmes de la deuxième génération
À cause des défauts des systèmes analogiques tels que TACS, les systèmes de téléphonie mobile ont été développés dans les années 90, la communication numérique à bande étroite a été incorporée, comme TDMA et CDMA, ils s'appellent maintenant les systèmes de téléphonie mobile de la deuxième génération
Par comparaison le système typique de la séries TDMA est : le pan-European GSM, D-AMPS Américain et le PDC Japonais.
D–AMPS a été commercialisé en 1993 après que l'Association de l'Industrie Électronique américaine (EIA) a complété sa normalisation technique en 1989
Le JDC Japonais (renommé maintenant en PDC) possède sa propre norme technique achevée en 1990. Elle a été mise en service en 1993, mais est restreinte au Japon uniquement.
Le groupe spécial de la communication mobile (SMG) du CEPT a établi la phase 1 de la norme GSM en 1988, avec une bande de fréquence fonctionnement autour de 900MHz. Il a été commercialisé en 1990.
Le GSM a apporté des accroissements au niveau de l’efficacité spectrale , de la capacité, de la qualité de la voix …
Efficacité Spectrale: grace à l’adoption du modulateur à grande efficacité, du codage de canal, d'égalisation, des technologies de codage de la voix, le système a une efficacité spectrale élevée .
Capacité: en raison de l'augmentation de la largeur de la bande de transmission de chaque canal, la nécessité de réutilisation du Co-canal. Le rapport signal sur interférence du canal a été abaissé à 9dB , ainsi le mode de réutilisation des fréquences du système GSM peut être resserré à 4/12 ou à 3/9 ou même moins (pour un système analogique, il est de 7/21). La capacité du système GSM est de 3 à 5 fois plus grande que celle du système TACS.
Le système GSM a de grande possibilité contre les interférences grâce à la technique de transmission numérique utilisée comparée au système analogique, ainsi la qualité de la voix est garantie.
Des interfaces Ouvertes : les interfaces ouvertes fournies par les normes GSM se réfèrent non seulement à l'interface radio (Um), mais également à l'interface A et à un certain degré à l'interface Abis.
Sécurité: la sécurité est garantie avec l'authentification, le cryptage et le TMSI.
Interconnexion avec ISDN,et PSTN, etc.: les interconnexions avec d'autres réseaux utilisent les interfaces standards existantes, telles qu'ISUP ou TUP.
Roaming: le roaming est réalisé sur la base des cartes SIM.
Les caractéristiques communes des trois types de produits ci-dessus sont numérisation/TDMA, bonne qualité de la voix, bonne sécurité, capacité de transmettre des données, et le roaming automatique.
Chacun de ces 3 types de systèmes a ses propres qualités. Le système PDC a une disponibilité élevée de spectre, le système D–AMPS a la plus grande capacité, alors que le GSM est le plus mûr de toutes les technologies. En outre, il est basé sur l'OSI, avec des normes techniques ouvertes, ainsi il a été appliqué sur une plus grande échellemondiale.
II.Présentation du GSM III.Architecture des systèmes GSM
BSS: Sous-système Radio
BSC: Contrôleur De Station De Base
BTS: Station de Base
MSC: Commutateur de service mobile
OMC : Centre d‘exploitation et de maintenance
AUC : Centre d' Authentification
EIR: Registre d'identité d'équipement
HLR : Registre des abonnés locaux
VLR : Registre des abonnés visiteurs
MS: Station Mobile
l'ISDN: Réseau numérique à intégration de service
PSTN: Réseau téléphonique public Commuté
PSPDN : Réseau public de données à commutation de paquets
PLMN: Réseau mobile terrestre public
Station mobile
Les stations mobiles ne sont pas affectées à un seul abonné. Sur n'importe quelle station mobile dans le système, nous pouvons identifier l'abonné avec la carte SIM (module d'identification de l'abonné). Le numéro d'identification personnelle (PIN) peut être employé pour empêcher l'utilisation non autorisée de la carte SIM.
Chaque station mobile a son propre numéro d'identification : identité internationale d'équipement mobile (IMEI). IMEI comprend principalement le code de permission et le nombre relatif au fabricant du produit.
Chaque abonné a sa propre identité internationale d'abonné mobile (IMSI), qui est stockée dans la carte SIM et dans le HLR.
IV.Sous-système réseau NSS
Le sous-système réseau inclut principalement des fonctions de commutation du système GSM, et les fonctions de la base de données utilisées pour les données des abonnés et la gestion de mobilité aussi bien que la gestion de sécurité. Elles gèrent les communications parmi les abonnés mobiles GSM et celles entre les abonnés GSM mobiles et d'autres abonnés du réseau de communication.
Le sous-système réseau est divisé en six unités de fonction:
Commutateur du service mobile .(MSC)
Registre des abonnés locaux· (HLR)
Registre des abonnés visiteurs · (VLR)
Centre d'Authentification (AUC)
Registred’identificationd'équipement· (EIR)
Centre d'opération et de maintenance(OMC)
Commutateur du service mobile MSC
Comme noyau d'un réseau, le MSC fournit des fonctions de commutation, et relie les abonnés mobiles aux abonnés du réseau fixe , ou aux abonnés mobiles. Ainsi, il fournit des interfaces aux réseaux fixes (tels que le PSTN, l'RNIS,etc...) et les interfaces pour l'interconnexion avec d'autre MSC.
MSC obtient toutes les données pour des demandes de traitement d'appel d'abonné des 3 types de bases de données (HLR, VLR et AUC).
MSC fournit une série de services pour les abonnés:
-Services télécom, comme le téléphone, le fax, et les appels émergents
- Services de transport
- Services supplémentaires, tels que le transfert d'appel, la restriction d'appel et la conférence.
Registre des abonnés visiteurs VLR
VLR stocke toutes les informations relatives aux abonnés mobiles entrant dans la zone de couverture, ce qui permet au MSC d‘établir des appels entrant /sortant. Il peut être considéré comme base de données dynamique de l'abonné. Le VLR obtient et stocke des données nécessaires d'un abonné mobile à partir du HLR. Une fois qu'un abonné mobile quitte la zone de couverture de ce VLR, il le réenregistre dans un autre VLR, les données temporairement enregistrées de cet abonné mobile stocké dans le VLR original seront supprimées.
Registre des abonnés locaux HLR
Comme une base de données centrale du système GSM, HLR stocke les données de tous les abonnés mobiles existants contrôlés par le même HLR. Un HLR peut contrôler plusieurs secteurs de commutation mobiles où la totalité du réseau de communication mobile et les données statiques importantes de tous les abonnés sont stockés dans le HLR, y compris IMSI, les autorisations d'accès, type d'abonné et services supplémentaires. En outre, HLR stocke également et fournit à l’MSC l'information (dynamique) de la région de MSC dans laquelle une station mobile a erré, de sorte que n'importe quel appel entrant soit immédiatement envoyé à l'abonné appelé sur un chemin choisi.
Centre d’authentification AUC
Comme une unité de fonction de HLR, AUC est utilisé pour gérer spécialement la sécurité du système GSM. AUC stocke les informations d'authentification, les clés de cryptage pour l'authentification des abonnés, le cryptage de la voix, des données, des messages de signalisations sur les interfaces de la radio, prévenir l'accès d'abonnés non autorisés et garantir la sécurité de communication mobile de l'abonné.
Registre d’identification d’équipement EIR
EIR stocke l'identificateur international de l'équipement mobile (IMEI) . En vérifiant 3 types de listes c-à-d listes blanches, listes noires et listes grises, il inscrit les identificateurs du matériel mobile qui sont autorisés respectivement. Le matériel mobile devrait être surveillé en cas de panne et non autorisé en cas de vol. Le service opérateur peut utiliser ces informations pour localiser l'emplacement d'un poste mobile volé et le bloquer.
V.Sous-système radio BSS
Station de base BTS
C'est la partie de communication radio du système de station de base. Contrôlée par la BSC, elle sert comme équipement d'émetteur-récepteur pour les cellules radio, effectue la conversion entre BSC et le canal radio, et effectue la communication radio entre BTS et MS par l'interface radio aussi bien que les fonctions de contrôle relatives.
Contrôleur de la station de base BSC
Comme partie de contrôle de BSS, BSC effectue la fonction de commutation dans
BSS.
BSC peut être connecté à plusieurs BTS sur un coté, et l’MSC et l’OMC à l'autre extrémité. BSC gère principalement le réseau radio et les ressources radio , surveille et dirige la station de base radio, contrôles l'établissement, la connexion/déconnexion des liens radio entre l’MS et BTS et la mise à jour des donnes d'emplacement, et paging, fournit des fonctions telles que codage de la voix, transcoding, adaptation du débit, aussi bien que les fonctions d‘exploitation et de maintenance du BSS.
Transcodeur TC
Le TC effectue principalement le transcodage de la voix entre les codes 16kbit/s RPE-LTP (Regular Pulse Excited Long-TermPrediction) et le code PCM A-law 64kbit/s. Dans un modèle d'application typique, le TC est localisé entre le MSC et BSC.
VI.FDMA et TDMA VII.Partage en fréquence (FDMA) (frequency Division Multiple Access)
Chacune des bandes dédiées au système GSM est divisée en 124 canaux fréquentiels d'une largeur de 200 kHz. Sur une bande de fréquence sont émis des signaux modulés autour d’une fréquence porteuse qui siège au centre de la bande. Les fréquences sont allouées d’une manière fixe aux différentes BTS et sont désignées souvent par le terme de "porteuses", de plus, il faut veiller à ce que deux BTS voisines n’utilisent pas des porteuses identiques ou proches.
VIII.Partage en temps (TDMA) (Time Division Multiple Access)
Chaque porteuse est divisée en intervalles de temps appelés slots. La durée élémentaire d’un slot a été fixée pour la norme GSM sur une horloge à 13 MHz et vaut:
Tslot= (75/130) ×10-3s soit environ 0.5769 ms.
Un slot accueille un élément de signal radioélectrique appelé burst.
L’accès TDMA permet à différents utilisateurs de partager une bande de fréquence donnée. Sur une même porteuse, les slots sont regroupés par paquets de 8. La durée d’une trame TDMA est donc:
TTDMA = 8×Tslot =4.6152 ms.
Chaque usager utilise un slot par trame TDMA. Les slots sont numérotés par un indice TN qui varie de 0 à 7. Un “ canal physique ” est donc constitué par la répétition périodique d’un slot dans la trame TDMA sur une fréquence particulière.
Les concepteurs de GSM ont prévus la possibilité de n’allouer à un utilisateur qu’un slot toutes les 2 trames TDMA. Cette allocation constitue un
IX.Les canaux de transmission X.Les canaux physiques
Un canal physique simplexe est la répartition d’un slot dans chaque trame AMRT. Un canal physique duplex est formé d’une paire de canaux physiques simplexe (les deux canaux sont séparés de l’écart duplex). La voie montante est décalée de trois slots par rapport à la voie descendante.
Si la porteuse supportant la voie descendante est fd , la voie montante est sur fM.
On a:
fM= fd- ∆ψ avec ∆ψ est l’écart duplex
Sur chaque canal est définit une structure de multi trame, cette structure permet d’affecter régulièrement un intervalle de temps à la transmission d’un type d’information bien définit, on forme ainsi des canaux logiques multiplexés sur un canal physique.
XI.Les canaux logiques
Broadcastchannel
BCH
unidirectionnel en
diffusion (voie balise)
|
Frequency Correction Channel
FCCH
|
Synchronisation Channel
SCH
|
|
Broadcast Control Channel Information système
BCCH
|
Calage sur fréquence
Porteuse
Synchronisation +
identification
Information système
|
Common control
channel
CCCH
accès partagé
|
Paging Channel Appel du mobile
PCH
Random Access Channel Accès aléatoire du mobile RACH
Access Grant Channel Allocation de ressource AGCH
Cell Broadcast Channel Messages courts diffusés
CBCH
|
Appel du mobile
Accès aléatoire du mobile
Allocation de ressource
Messages courts diffusés
|
Dedicated control
Channel
|
Stand-Alone Dedicated Control
Channel SDCCH
Slow Associated Control Channel Supervision de la liaison SACCH
Fast Associated Control Channel
Exécution du handover FACCH
|
Signalisation
Supervision de la liaison
Exécution du handover
|
Traffic Channel
TCH
|
Traffic channel for coded speech
TCH/FS et TCH/HS
Traffic channel for data user rate 9,6 kbps, 4,8 kbps,<2,4 kbps
|
Voix plein/demi débit
Données utilisateur
|
XII.Les couches fonctionnelles du GSM
Transmission:fonction de communication des données, fournissant des méthodes pour transporter les données de l'abonné et transmettre la signalisation entre différentes entités dans divers segments le long du chemin de Communication.
RR:gestion des ressources radio, établissement et libération des connexions stables entre les stations mobiles et le MSC pendant l'étape d‘établissement d'appel, qui est effectuée principalement par la MS et la BSC.
MM: se rapporte à la gestion de mobilité et de la sécurité, traitement des stations mobiles —— changement d'environnement, faire des choix de cellule appartenant probablement à différents réseaux, de sorte que l'abonné appelant puisse installer un processus valide; des infrastructures sont exigées pour contrôler l'emplacement des données des abonnés (mise à jour de d’emplacement)
CM: se rapporte à la gestion de la communication c-à-d sous des requêtes d'abonné, mise en place des connexions entre les abonnés, maintient et libère les appels (qui peuvent être divisés en service CC —— commande d'appel, SSM—— service de gestion supplémentaire, et SMS —— service de message court).
OAM: Plateforme d‘exploitation, d'administration et de maintenance, fournissant des méthodes d‘exploitation pour des opérateurs. Le service est assuré directement par la couche de transmission.
Figure: Structure de pile de protocole de communication du système GSM
XIII.Bande d'exploitation du GSM
GSM900：
890~915MHZ (Montant)
935~960MHZ (descendant)
L'intervalle duplex est 45MHZ, la largeur de bande est de 25MHZ et l'intervalle de la fréquence porteuse est 200KHZ .
GSM（DCS）1800：
1710-1785MHZ (Montant)
1805-1880MHZ (Descendant)
L'intervalle duplex est 95MHZ, la largeur de bande est de 75MHZ et l'intervalle de la fréquence porteuse est 200kHZ.
PCS1900(U.S.) :
1850-1910MHZ (Montant)
1930-1990MHZ (Descendant)
L’intervalle duplex est 80MHZ, la largeur de bande est de 60MHZ et l’intervalle de la fréquence porteuse est 200KHZ.
EGSM900:
880~915MHZ (Montant)
925~960MHZ (Descendant)
XIV.Les équipements utilisés par Mauritel au Centre MSC4 Zatar
MSOFTX3000 (Huawei): MSC/Server
MSC/VLR : 2G et 3G
Capacité : 900 000 Abonnés.
Version : V200R007
Le Mobile Softswitch Center MSOFTX3000 de Huawei sert de produit dans la couche de contrôle des réseaux-cœurs des deux réseaux GSM et UMTS.
Le Mobile Softswitch Center de Huawei est caractérisé par:
_Des performances exceptionnelles
Basé sur l'architecture 3GPP R4 leader des systèmes distribués, il supporte les réseaux distribués et a une densité élevée, une puissante capacité de mise en réseau et d’abondants services. Il a une bonne continuité.
_Excellente compatibilité
Le Mobile Softswitch de Huawei a été interconnecté avec les NSSs,BSSs et les RANs de tous les fournisseurs traditionnels dans les réseaux existants.
Dans les réseaux de communication mobile, il peut servir comme différente entité fonctionnelle telle que MSC Server, GMSC Server, TMSC Server, VLR, SSP et SG pour la mise en réseau.
_Mode de mise en réseau multiple
Il supporte le GSM, 3GPP R99 et les applications de réseautage R43GPP, l'accès 2G/3G, la mise à niveau en douceur et l'expansion entre les différentes phases. Selon l'application spécifique, il supporte les réseaux IP / ATM / TDM.
_Haute fiabilité
Il supporte le plan Dual Homing qui fournit la tolérance aux pannes à distance et la fiabilité au niveau réseau. La maintenabilité du système est améliorée avec la fiabilité des méthodes de conception utilisées, telles que la sauvegarde, le partage de charge et la configuration redondante.
_Des nombreux services et fonctions
Il fournit des services diversifiés tels que les téléservices de base, des services supplémentaires, Video Phone (VP), des services intelligents et d'autres services à valeur ajoutée.
UMG8900 : Universel Media Gateway
C’est la passerelle entre le Msoftx3000 avec les autres équipements de connections.
Les interfaces : E1 entre les BSCs et les MSCs, et FO : entre les RNCs et le SGSN.
Version : V200R007
Spécifications de l’UMG8900
Utilisé dans les réseaux GSM, UMTS et CDMA2000 pour aider des porteurs à déployer un réseau mobile rentable, profitable et tourné vers l'avenir.
UMG8900 est caractérisé par :
_Une Plate-forme de matériel puissante
La commutation à bande étroite et la commutation à bande large étant intégrées, l’UMG8900 fournit depuissantes capacités de commutation TDM/IP à double niveau, amplifie l'efficacité de commutation et augmente la qualité de voix.
_Des méthodes multiples de codage de voix
Il fournit des capacités complètes de codage en supportant l'AMR, l'EVRC, le G.711, le G.723, le G.726, le G.729, l'EFR, le FR et le HR. Il réalise un équilibre entre QoS et capacité, et améliore la qualité de voix en supportant TrFO/TFO.
_Possibilités de gestion de réseau flexibles
Il soutient la gestion de réseau de TDM /IP, l'accès 2G/3G, et l'évolution douce à l'IMS. Toutes les ressources matérielles peuvent être réutilisées afin de protéger efficacementl'investissement des utilisateurs. Avec la fonction VOIP CRTP, il économise beaucoup de ressources de transmission.
_D’abondantes interfaces
Équipé d'E1/T1, d’ATM STM-1/STM-4, de POS STM-1/STM-4 et de FE/GE, il fournit de puissantescapacités d'interconnexion.
_Une fiabilité et une sécurité élevées
Il fournit la fiabilité du niveau-réseau en supportant la fonction Dual Homing (Double attachement). Il est équipé d'un système d'horloge indépendant, un matériel et un logiciel modulaires, et un mécanisme en temps réel d'alarme pour la fiabilité niveau équipement.
SGSN9810: Serving GPRS Support Node
Constructeur : Huawei
Version : V800R007
SGSN9810 de Huawei est l'équipement GPRS / EDGE / UMTS PS du réseau cœur (CN). Ses principales fonctions comprennent la gestion de mobilité, la gestion de session, routage et transfert des paquets, sortie et génération de CDR, les SMS, l'interception légale et de gestion de la QoS.
SGSN9810 est d’une haute performance, c’est un système très fiable et très puissant, qui est facile à utiliser et à entretenir. SGSN9810 est compatible avec TL9000 et CE et applicable pour le GPRS, EDGE, GSM-R, WCDMA et TD-CDMA.
Le SGSN9810 de Huawei supporte une large gamme d'interfaces standards, comprenant GA, GB, D-ieu, GE, GF, Gn / Gp, Gr, Gs, Iu-PS, LG, X1-1/2/3 et Gom, ainsi que d’autres interfaces physiques telles que ATM STM-1/STM-4 fiber interface, IPoA STM-1/STM-4 fiber interface, une interface Ethernet 10M/100M/1000M, et une interface E1/T1.
SGSN9810 V800R007 présente les caractéristiques suivantes :
La capacité du système varie de 800.000 à 1.600.000 utilisateurs simultanément attachés.
Prise en charge de 3GPP R4, EDGE, IPv6 dans le plan utilisateur, Et supporte l’ADC (AutomaticDevice Configuration).
Trafic maximum de transmission de données par paquet: 2G = 480Mbps, 3G = 1.44Gbps
Capacité du tampon CDR : 400.000.000 CDRs, 7 jours
Nombre maximum d’interfaces : Gb interface: 640 E1/T1
GGSN9811 : Gateway GPRS Support Node.
Version : V800R005.
BSC6000 (Huawei) : c’est un BSC 2G qui intègre aussi GPRS et EDGE, il est relié à l’SGSN via une interface Gb.
BSC6810 (Huawei) : est un BSC 3G appelé aussi RNC.
IMANAGER M2000 : est un serveur relié aux BSC6000, BSC6810, SGSN9810 et GGSN9811. Il a pour rôle la supervision des sites qui sont reliés et gérés par ces équipements, tout ceci ce fat via un client M2000 qui gère le serveur.
XV.La topologie du réseau de Mauritel
IN
BSCHUAWEI Akjoujt
MSC2 Alcatel
MSC5
HUAWEI
UMG
Zouératt
Aîoun BMX
RNC
BSC Zouerate
Kiffa BMX
Nema BMX
UMG
Kiffa
RNC
NDB
RNC
Zatar
UMG 9800
Zatar
UMG Post
Rosso
BMX
Aleg
BMX
BMX8
BSC
Tidjikja
MSC /server
Msoft X3000Zatar
RNC Post
BMX5
BMX6
BSC Atar
Internet
SGSN
3G-DATA
GGSN
HLR
UMG
Kaédi
Kaédi BMX
Bogué BMX
Sélibaby BMX
IN
CONCLUSION
Pendant le déroulement de mon stage, j’ai eu l’opportunité de voir et de comprendre le fonctionnement des différents équipements utilisés par Mauritel dans le centre MSC4 Zatar. Le travail réalisé s’est avéré très enrichissant pour mon expérience professionnelle aussi bien en ce qui concerne le domaine technique que l’aspect humain.
En effet durant ce stage j’ai pu approfondir mes connaissances théoriques et découvrir un ensemble d’outils employés dans l’administration de réseaux. J’ai pu aussi me familiariser avec le matériel mis en place et constituant l’infrastructure du réseau de Mauritel.
Enfin grâce à ce stage j’ai pu entrevoir en quoi consistait le travail d’ingénieur dans le domaine des télécommunications au sein d’une structure comme Mauritel.
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