Interface Um [PDF]

Zitiervorschau

Interface Um appelée aussi Air ou radio, entre BTS et MS s'appuie sur le protocole LAPDm (Link Access Protocol on the D mobile Channel). Il est utilisé pour le transport du trafic et des données de signalisation. Le téléphone portable et le sous système radio communiquent par l'intermédiaire de l'interface Um, qui est une liaison radio. C’est la liaison la plus vulnérable du réseau elle nécessite donc le plus grand soin afin d’assurer la qualité et la fiabilité des opérations. Les gammes de fréquence utilisés pour le GSM 900 et le GSM 1800 de façon à assurer lecaractère full-duplex sont indiqué comme suit :

Figure : attribution des fréquence en GSM A noter que le UPLINK fait référence aux signaux montant du MS vers la BTS et le downlink fait référence aux signaux descendant de la BTS vers la MS. Les fréquences porteuse sont arrangés en paires (uplink/downlink) la différence entre ces 2deuxfréquences est appelée fréquence duplex. Ainsi une gamme de fréquence est subdivisé en plusieurs porteuses espacées de 200KHz. Pour le GSM 900 la fréquence duplex est de 45MHz ,le nombre total de porteuse est 124 pour le GSM 1800 la fréquence duplex est de 95MHz, le nombre total de porteuse est 374. Comme mentionné ultérieurement la transmission radio dans les réseaux GSM se base sur une technologie entièrement numérique dans cette perspective on utilise une combinaison de technique d’accès à multiplexage fréquentiel FDMA et d’une technique d’accès à multiplexage temporel TDMA. FDMA : Dans l’accès FDMA, les unités mobiles partagent la bande de fréquences disponible en allouant une partie de cette bande de fréquences appelée canal de trafic à chaque unité mobile.

TDMA : Á chaque utilisateur est affectée une tranche de temps connue sous le nom de Slot qui permettra l’accès au canal de fréquence pour la durée de cette tranche de temps. Un utilisateur de GSM exploitera une portion de la ressource radio pendant une tranche de temps déterminé. Une trame TDMA contient huit timeslots. Modulation : La norme GSM recours à la technique de modulation GMSK Gaussian Minimum Shift Keying, il s’agit d’un type de modulation à saut fréquence, Dans ce type de modulation, les données passent en premier lieu dans un filtre Gaussien. Le principal interet de l’utilisation de cette modulation est la quasi-inexistence de lobes secondaires dans la représentation spectrale. Transmission via l’interface air : Canaux physiques et canaux logiques : Un canal physique c’est un timeslot couplé avec une fréquence porteuse, il fourni un débit de 270 kbps, ce canal physique permet d’acheminer physiquement l’information d’un point physique à un autre. Les canaux logiques utilisent comme support un canal physique, ces canaux vont intervenir suivantl’activité sollicité par la MS. En GSM il ya deux types de canaux logiques : > les canaux dédiés. > les canaux communs. Afin de mieux cerner les différents canaux logiques voici les étapes de l’établissement d’un appel téléphonique en GSM : 1) Le mobile scan les différentes radio-fréquences et en prend les mesures 2) Il choisi la fréquence qui présente la meilleur qualité et l’utilise. 3) Il est synchronisé au réseau à l’aide du signal de synchronisation dans la trame TDMA et qui est diffusé par le réseau.

Figure 2: affectation de fréquence et synchronisation Ensuite viennent les étapes de l’enregistrement et de l’authentification ; 1) Le mobile formule une requête pour obtenir un canal et établir une connexion point à point. 2) Le réseau envoi un acknowledge à la requête et attribue un canal, le mobile recevra et lira ces informations. 3) Le mobile passera sur le canal dédié pour les transactions suivantes. L’étape suivante est l’enregistrement et l’authentification.

Figure 3 :l’initiation d’un appel Une fois l’abonné authentifié et enregistré l’appel peu être entamé.En cas de communication avec un autre abonné du réseau GSM ce dernier doit être pagé, ceci est décrit par les étapes suivantes : 1) le réseau envoi un message de paging a toute les station de base se trouvant dans la zone de localisation dans laquelle est enregistré l’abonné. 2) la station mobile répond au message de paging par une requête de canal 3) le réseau envoi un acknowledge à cette requête, une fois de plus cela nécessite une authentification, puis on lui attribue un canal de signalisation dédié pour transmettre les données relatives a l’appel. 4) finalement un canal de trafic est désigné pour la conversation vocale.

Pendant la conversation le mobile mesure la puissance du signal des fréquences porteuse a jacentes et envoie ces mesure à la BSC, cette opération nécessite aussi un canal logique Afin de garantir une conversation téléphonique via GSM, il est indispensable de faire appel à une panoplie de fonctions, à noter que chacune de ces fonctions est assurée par le biais d’un canal logique particulier. Selon la fonction, le canal logique sera uplink, downlink ou bidirectionnel. Canaux logiques : On distingue trois catégories de canaux logique : Les canaux dédiés : Ils fournissent une ressource réservé à un MS. • Canal de trafic TCH : Ils permettent de transmettre la parole (13 Kbps) • Canal de contrôle dédié autonome SDCCH : Il est alloué au phase d’établissement de communication et à la transmission de courts messages alphanumériques. • Canal de contrôle lent associé SACCH : Il est associé aux canaux TCH et SDCCH afin de les contrôler car la liaison radio est fluctuante. Il supporte les informations suivantes :  Compensation du délai de propagation TA.  Contrôle de la puissance d’émission du mobile.  Rapatriement des mesures effectuées par le MS sur les BTS voisines Le SACCH permet d’écouter différents types de contrôle ou de signalisation. Cependant, son débit est faible (380 bps).Il ne convient donc pas aux actions qui doivent être faites rapidement comme le handover par exemple. • Canal de contrôle FACCH : Lorsque le canal alloué est un TCH, on suspend en cas d’urgence la transmission des informations usagers et on récupère la capacité libérée afin d’écouler la signalisation. On obtient ainsi un nouveau canal de signalisation. Remarque : Lorsque le canal alloué est un SDCCH, comme ce dernier peu écouler tous types de signalisation, o n’introduit pas le FACCH. Les canaux de diffusion : Ils permettent à chaque mobile d’accrocher au système local en acquérant les paramètres nécessaires. • Canal de correction de fréquence FCCH Il permet de transmettre des informations au MS afin de synchroniser son synthétiseur aux fréquences de travail de la BTS dont il dépend. Il est présent uniquement sur le slot 0 d’une trame TDMA et est émis dans les trames 0,10,20,30 et 40 d’une multitrame 51, soit 20 fois par seconde. • Canal de synchronisation SCH

Il permet au mobile d’identifier la BTS, de calculer le numéro FN de trame dans l’hypertrame et de se synchroniser sur la BTS. Il est présent uniquement sur le slot 0 d’une trame TDMA. Il est toujours situé après le burst FCCH. • Canal de contrôle de diffusion BCCH Il permet la diffusion des données caractéristiques de la cellule. Suivant la nécessité pour le mobile d’acquérir avec rapidité ces informations, elles sont diffusées plus ou moins fréquemment. Le BCCH contient des informations déterminant les règles d’accès à la cellule :  Niveau minimal de signal éxigé.  Numéro de zone de localisation de cellule (2 diffusions par seconde).  Paramètres RACH qui donnent les règles d’accès aléatoire(4 diffusions par seconde).  Fréquences des BCCH voisins  Contrôle des puissances d’émissions des mobiles. Les canaux de controles communs Ils sont réservés pour les opérations de gestion des communications (établissement, allocation de canaux de trafic…). La norme GSM spécifie 3 canaux communs : • Canal d’accès aléatoire Il permet au mobile de signaler au BTS qu’il désire effectuer une opération sur le réseau. • Canal de paging PCH Il permet de diffuser l’identité d’un mobile. En effet, lorsque l’infrastructure veut communiquer avec un MS (appel,sms,authentification…),elle diffuse l’identité du mobile sur un ensemble de cellules. • Canal d’allocation des ressources AGCH Il est utilisé pour l’allocation d’un canal dédié à un mobile. Le message d’allocation contient la description complète du canal de signalisation utilisé : Numéro de porteuse et numéro de slot utilisé ; il contient également leparamètreTA. • Canal de transmission radio à partir d’une cellule CBCH Il permet aux usagers présents dans la cellules d’acquérir des information spécifiques (informations routières, météo…) il n’est plus utilisé actuellement. Les bursts Chaque slot contient un des cinq bursts possibles (cf. GSM 05.02) :  Burst normal (BN). Transport des infos. Sur les canaux de trafic et de controle RACH).  Burst de correction de frequence (FB). La répétition des FB est aussi appelé canal de correction en fréquence (FCCH).  Burst de synchronisation (SB). Il transporte le numéro de trame TDMA (FN) et l’identité de la BTS (BSIC).  Burst d’accès (AB). La période de garde de 68,25 bits autorise une distance de 35 Km. Ce burst est utilise sur le RACH et après un handover.  Burst de bourrage (DB).