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Global System for Mobile Communication

• Architecture cellulaire pour une meilleure utilisation des fréquences: différentes fréquences dans des cellules voisines

• Topographie et densité détermine la structure

• Une station de base par cellule• Passage d’une cellule à l’autre• La station mobile choisit la cellule

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Organisation de GSM

MS - Mobile StationBSS - Base Station Subsystem BTS - Base Transceiver Station, BSC - Base Station ControllerMSC - Mobile Switching Center

BTS

BTS

BTS BTS

BTS

BTS

BTS

MSC

MSC

PSTN /ISDN

MSC

BSC

BSC

BSC

BSC

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Interface radio•Canaux MS -> BS ; Canaux BS -> NS

•124 canaux de 200kHz dans chaque direction (FDMA)

•Chaque canal divisé en temps: (1 TDMA trame) qui eux sont regroupés en multitrame: 26 trames

•TDMA trame:

•217 trame/sec (4.165 ms)

•Chaque 25 trames une trame de contrôle, 26 trames regroupés en multi- trame

•8 slots ou burst period par trame à 0.577 ms

•270.833 kbps par canal (pour 8 utilisateurs)

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Allocation de fréquencesGSM exploite à la fois les techniques SDMA, FDMA et TDMA (espace, fréquence, temps)

88TDMA

200KHz200KHzLargeur

374124Canaux (FDMA)

95MHz45MHzEspacement entre canaux up-down

1710 à 1785 MHz890 à 915 MHzCanal montant

1805 à 1880 MHz935 – 960 MHzCanal descendent

GSM-1800GSM-900

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Trame TDM

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Structure des trames

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Structure des canaux

4 types de bursts:

•Normale: données et signalisation

•F-burst: Frequency correction channel (FCCH)

•S-burst: Synchronisation channel (SCH)

•Access burst: Random access channel (RACH)

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Structure des canaux•Canaux de trafic (THC – Traffic Channels): voix et données

•Canaux de contrôle

•Broadcast control channel (BCH) : BS -> MS (idendité,états)

•Dedicated control channel (DCCH): mis à jour de localisation, enregistrement, appel mobile (call setup)

•Common control channel:

•Paging channel (PCH)

•Random access channel (RACH), slotted ALOHA

•Access grant channel (AGCH), allocation d’un canal et slot (allocation de Stand-alone Dedicated channel(SDCCH).

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Qualité - Techniques • La radiocommunication n'est pas fiable

•Perturbations des cellules voisines

•Chemins multiples (multipaths problem)

•Dispersion

•Ombre de diffusion

•Frequency hopping•217 fois par seconde

•Interférence rare

•Conflits avec cellules voisines non pas sur chaque fréquence

•Codage de la voixCodage redondante

Entrelacement pour mieux distribuer les erreurs

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Architecture GSM Sous-systèmes:

•La station mobile : MS -Mobile Station

•Le sous-système radio : BSS -Base Station Subsystem

•Le sous-système réseau : NSS – Network Subsystem

•Le sous-système opération : OSS – Operation Subsystem

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Zone géographique

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Mobilité•Roaming

•Utilisateurs qui se déplacent

•Passage à un autre réseau

•HLR (à la maison) – VLR (visiteur ailleurs)

•Handover/Handoff•Nécessaire pour une structure cellulaire

•Passage d’une BSS à une autre BSS

•Passage peu être interne ou externe (avec MSC)

•Adressage•Numéro d’utilisateur mobile (MISDN : Mobile subscriber ISDN)

•Numéro internationale de station mobile (IMSI: International Mobile subscriber identity)

•Numéro de station de roaming (MSRN: Mobile station roaming number)

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Routage d’appel d’une MS

Appeler une station mobile:•Code du pays + code régional + numéro de l’abonné (dans SIM: Subscriber Identity Module)

•Registre HLR (Home Location register)

•Registre VLR (Visitor Location Register)

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Services•Services de transmission:

•13 kbps pour la voix

•9.6 kbpspour les données

•Téléservices•Téléphonie (incl. 911)

•SMS: Short message system (160 Bytes)

•Vidéotex

•Télétex

•Téléfax G3

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Systèmes de communication sans fil

?GSM (Global System for Mobile Communications )

?HSCSD (High Speed Circuit Switched Data)

?GPRS (General Packet Radio Service)

?EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution)

?IS-95 - CDMA

?UMTS / W-CDMA(Universal Mobile Telecommunications System / Wideband-CDMA)

?HomeRF (Home Radio Frequency )

?Bluetooth

?WLAN (Wirless Local Area Networks)

?HiperLAN/2

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Techniques de communication sans fil

?GSM (Global System for Mobile Communications )worldwide mobile communication standard, 9600 (14.400) Bit/s,basic "framework" for many extensions

?GSM Radio Modems (PC Card)

?cellular phone and interface to notebook or handheld computer

?already available in some European GSM networks

?HSCSD (High Speed Circuit Switched Data)GSM extension: bundling up to 3 channels (slots ) with 14,4 kBit/s each allows download with max. 43,2 kBit/s, 1 Uplink with 14,4 kBit/s

cable /IR /Blutooth

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Techniques de communication sans fil?GPRS (General Packet Radio Service)GSM extension: packet oriented transmission with all 8 slots (bundled) of a GSM connection, max. 170 kBit/s, accounting based on transmitted data volume

?requires new hardware on both sides , the operator's and the user's

?already available

?EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution)GPRS extension with higher data throughput (48 kBit/s per slot), allowsmax. 384 kBit/s

?interesting alternative to UMTS

?probably available in 2001 / 2002

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Techniques de communication sans fil?UMTS / W-CDMA(Universal Mobile Telecommunications System / Wideband-CDMA)new mobile communication network with packet oriented transmission, accounting based on transmitted data volume

?3 modes : ?2MBit/s (stationary), ?512 kBit/s (< 60 km/h), ?128 kBit/s (> 60 km/h)

?use of IP (from radio reception down to the Backbone)?"Voice over IP"?requires new hardware on both sides , the operator's and the user's (2-3 times higher density of transmitters in comparison to GSM)?frequencies : 1,9 - 2,2 GHz?probably available in 2003

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Radio LANs?HomeRF

?standard for wireless communication between PCs, consumer devices etc. at home (1998)

?Shared Wireless Access Protocol (SWAP): hybrid protocol combining DECT (TDMA) and CSMA according to a modificated IEEE802.11 standard

?up to 6 wireless telephone connections , data rate 1-2 Mbit/s

?2,4 GHz (FHSS), transmission power max. 100 mW, range 50m (indoor)

?HomeRF products are not yet available on the market.

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Radio LANs?HiperLAN/2?frequency: 5,2 and 5,6 GHz?with channel bundling up to 54 Mbit/s (HiperLAN/2)?originally developed on the basis of wireless ATM research?standardization not yet finished?supports QoS (Quality of Service)?possiblity of encryption?includes authentification mechanism ?capable of multicasts

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Radio LANs?WLAN (IEEE 802.11b)?frequency: 2,4 GHz (worldwide ISM band)?use of spread spectrum policies for suppression ofinterfering signals

?Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) ?Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

?bandwidth: 1 - 11 Mbit/s (gross, DSSS) ?MAC-Protocol: CSMA/CA with acknowledgement?40 - 128 Bit encryption (WEP)?multichannel roaming?transmission power: max. 100 mW (Europe)

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Exemple WLAN

Jusqu’à 5 stations

Jusqu’à 256stations

Rèseau spontané sans point d’accès

Réseau autonome avec un point d’accès

Access Point

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Exemple WLANRèseau autonome avec plusieurs points d’accès

Connexions entre les points d’accès:

•Câble

•Sans fil

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Exemple WLAN

House 2House 1

Server

wired network

directionaltransmission

wireless network

LAN-to-WLAN coupling

Internet

Dormetories,student's hostel,

university building,. . .

university building,computer centre,

. . .

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Technologies - Systèmes

WLAN

IRDA

GSM-Radio Modem

TETRA

Satellite Radio

GPRS

Range

Data Rate

Bluetooth

Power BluetoothDECTHiperLAN /2

Kbit/s area Mbit/s area

500-1000 km

10-50 km

5-15 m

1-1,5 m

1-6 km

10-500 m

UMTS

Lo

cal A

rea

Wid

e A

rea

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