Réseaux et télécommunications le sous système BSS

Introduction générale :

            Le travail présenté dans ce rapport de stage a été effectué dans le cadre de la préparation du diplôme de licence en Télécommunication option Réseaux et télécommunications.

L’étude abordée dans ce stage se rapporte au système de téléphonie mobile numérique de type GSM introduit il y à  plusieurs années en Algérie. Le GSM offre beaucoup d’avantages (qualité de transmission, de service,  sécurité, …). Pour toutes ces raisons nous avons choisi d’étudier ce  système.

Ce sujet sur le GSM est très vaste et nous ne pouvons pas faire une étude complète dans ce rapport de stage. Nous avons préféré approfondir l’étude sur une partie très  importante, avec une étude brève sur  d’autres parties.

La téléphonie mobile est basée sur la radiotéléphonie, c’est-à-dire la transmission de la voix sous forme d’une onde radio entre la station mobile et une base couvrant un rayon de plusieurs kilomètres. Ces bases sont commandées par des contrôleurs. Un tel service permet d’assurer une mobilité en cours de communication avec une certaine qualité de service requise.

Pour assurer la mobilité, les terminaux ne doivent pas être physiquement reliés au réseau. L’interface radio permet la connexion sans fil entre la station mobile et le réseau. Elle est constituée de mécanismes permettant l’émission et la réception de signaux de radiofréquence de manière sure et efficace, quelles que soient les conditions de propagation.

Le signal est transporté par une fréquence porteuse. Le GSM a une bande de fréquence limitée. Pour cela le réseau doit gérer ces fréquences d’une manière efficace que le nombre de ces fréquences peut être suffisant. La technique d’accès au support utilisée en GSM est l’AMRT (Accès Multiple à répartition dans le Temps) connu en anglais sous le nom TDMA (Time Division Multiple Access) qui constitue à répartir des communications dans le temps selon des intervalles dits Time slot. A cause de cette technique, la fréquence peut être utilisée par 8 communications simultanées. Ces intervalles sont distribués par le BTS vers MS. Le BTS prend ses fréquences de contrôleur (BSC).

Dans ce rapport on fait une étude sur la partie BSS qui est l’interface entre le MS et le commutateur. Le matériel présenté dans ce rapport est de type Ericsson.

Ce rapport sera divisé en deux principaux chapitres:   

Chapitre1 : Présentation général sur le GSM.

Chapitre2 : description de matériel (BTS et BSC).

Présentation générale du réseau GSM :

Le GSM est le premier service de téléphonie mobile universel, efficace et satisfaisant les exigences d’interconnexion et de mobilité tout en divisant le terrain en zones de couverture dites cellules.

1. Architecture

Au cœur d’un réseau cellulaire GSM on distingue généralement trois sous systèmes : le sous-système radio (BSS, Base Station Sub-System), le sous système réseau (NSS, Network Sub-System) et le sous système d’exploitation et de maintenance (OSS, Opération Sub-System).

• Le sous-système radio : Comprend les stations de base et leurs contrôleurs. Il assure les transmissions radioélectriques et gère les ressources radio.
• Le sous système réseau : Comprend des commutateurs et des bases de données (MSC, VLR, HLR, AUC, EIR), qui contiennent les fonctions nécessaires à l’établissement des appels et à la mobilité.
• Le sous système d’exploitation et de maintenance : Ce sous-système est branché aux différents éléments du sous-système réseau de même qu’aux contrôleurs de station de base (BSC). Il permet à l’opérateur une exploitation, maintenance et administration centralisée de son réseau.

1. Les principaux équipements d’un réseau GSM :

MS : c’est l’interface utilisateur – réseau.

BTS : Une station de base fournit le point d’entrée dans le réseau aux abonnés présents dans sa zone de couverture.

BSC : Un contrôleur de stations de base gère le routage des communications, la gestion des ressources radio et l’exploitation d’une ou plusieurs BTS.

MSC : un commutateur est un nœud important du réseau : il gère le transfert intercellulaire, les abonnés visiteurs, la gestion des appels et l’interconnexion avec le réseau téléphonique public.

HLR : L’enregistreur de localisation nominal contient les informations relatives aux abonnés.

AUC contient les données (clés) permettant d’authentifier l’abonné et d’assurer la confidentialité (algorithme de chiffrement). Le HLR consulte l’AUC pour obtenir ces informations lors de la procédure d’authentification. L’AUC est souvent intégré physiquement avec le HLR.

VLR : L’enregistreur de localisation des visiteurs stocke les informations dynamiques relatives aux abonnés de passage dans le réseau.

EIR est une base de données qui contient les caractéristiques des postes mobiles. Le MSC interroge l’EIR pour, par exemple, vérifier le type de poste (est-il approuvé), vérifié si le poste n’a pas été volé,…

OMC : Le centre d’exploitation et de maintenance est l’entité de gestion et d’exploitation du réseau.

La figure suivante représente l’architecture générale du réseau GSM.

I- Hardware de BSS :

  1- RBS (Radio Base Station) :

    Station radio de base RBS200 est le nom du produit Ericsson correspondant à la station émetteur-récepteur de base BTS du système GSM 900.

   Notre exemple se base sur le RBS 2207. Il est constitué de plusieurs modules (cartes) pour assurer  l’émission et la réception et également des cartes pour l’alimentation avec des unités pour la climatisation du système.

1.1. RBS 2207 Hardware 

   Les cartes nécessaires du RBS 2207 sont :

1. a) dTRU (double TRU (transceiver unit)): C’est l’élément qui fait l’émission et la réception des signaux.

1. b) CDU (Combining and Distribution Unit).

• C’est l’élément qui est raccordé directement avec les antennes. Chaque CDU dans RBS reçoit deux files à partir de l’antenne, un pour l’émission et la réception et l’autre pour la réception et la diversité.
• CDU fait la diversité (choisit le meilleur signal reçu ou fait une combinaison des deux) puisque la BTS reçoit deux exemplaires du même signal, elle fait aussi la séparation entre les signaux émis et reçus.
• CDU est relié avec dTRU, DXU et PSU.
• Une carte CDU fait le contrôle de DTRU.
• CDU a deux ports RX raccordés avec DTRU et un port TX pour faire l’émission, il est raccordé avec DTRU.

1. c) DXU (Distribution Switch Unit functions):

Est constitue la partie intelligente dans la RBS. Elle fait le contrôle de toutes les cartes constituant la RBS .

    Ces cartes qui réalisent les opérations radio nécessitent une alimentation. Pour cela, la RBS 2207 contient une partie de l’énergie. Les cartes qui assurent cette fonction sont :

1. a) PSU (Power Supply Unit): elle fournit +24V DC pour toutes les cartes et permet de charger des batteries (une protection en cas de coupure d’électricité).
2. b) BFU (Battery Fuse Unit): qui contient les batteries.

    RBS 2207 contient aussi deux autres cartes essentielles :

1. a) IDM (Internal Distribution Module):

• Contient des disjoncteurs pour finir ou commencer le travail d’une unité.
• Fournit une connexion manuelle ou débranchement de toutes les unités alimentées par le DC.
• Surveille la tension du système (+24 V DC).

1. b) FCU (Fan Control Unit): contrôle et supervision des Fans (climatisation).

                                   Figure III-1 : les parties de RBS 2207.

2. BSC (Base Station Controller).

    Le BSC contient plusieurs magasins (unités) qui constituent des cartes pour gérer ses fonctions. Il y a 5 Genres de magasins dans le BSC : APG, CP, GEM, GDM et GDDM.

        Figure III-3: les magasins de BSC

2.1 Les connexions entre les magasins.

APG :             CP.

CP:            APG, GEM et GDM.

GEM :            CP, GEM et GDM.

GDM :            CP, GEM et GDM.

2.2 Les magasins de la BSC.

  2.2.1 GEM (Generic Ericsson Magazine) : Est un magasin dans le BSC. Il contient des cartes d’horloge et des liaisons avec d’autres magasins.

2.2.2 GDM et GDDM

• GDM (Generic Device Magazine)

Il est constitué de trois types de cartes pour gérer les connexions avec les autres magasins, conserve le soft de TRXs, le soft de GPRS et faire l’alimentation de magasin.

                 2-  GDDM (Generic Datacom Device Magasin)

Contient les mêmes cartes que GDM en plus d’autres cartes(carte réseau et une carte pour data).

 2.2.3 Le magasin APG :

    Un APG est composé de deux nœuds identiques A et B. A tout moment, un nœud   est dans l’état actif et l’autre est dans l’état passif.

    Tout le matériel et le logiciel sont doublés pour  des raisons de sécurité .L’APG40 a plusieurs caractéristiques:

• Le basculement de l’état automatique
• A un système de détection d’alarmes internes ou externes.
• Exploitation et maintenance à distance.

Le magasin CP (Central  Processor)

     Le processeur central est le cœur de l’équipement. Il gère tout les équipements (BSC, HLR , MSC) et fait la liaison entre les différents équipements tels que GEM ,GDM et APG.

Conclusion générale

    Dans le cadre de ce stage, nous nous sommes intéressées aux équipements, et leurs fonctionnements, du sous ensemble BSS du réseau GSM de Mobilis.

    Au début de ce manuscrit, nous avons donné un aperçu de quelques notions de base d’un réseau GSM. En suite on a fait une description d’une RBS et une BSC de type Ericsson.

    Les résultats obtenus montrent que les équipements de BSS sont toujours actifs et sont soumises à des améliorations régulières pour optimiser les rendements (dépenses-gains). Les améliorations permettent d’utiliser  un nombre limité de nœuds avec une plus grande capacité et effectué une exploitation et une maintenance à distance plus efficaces. L’amélioration de ces équipements permet une migration plus facile vers la prochaine génération de téléphonie mobile en s’appuyant sur un réseau GSM.