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(No Transcript)
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Argomenti della lezione

• Breve storia

• Elementi e componenti

• Architettura

• Interfacce

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(No Transcript)
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• Base Station (BS)
• Base Tranceiver Station (BTS) Interfaccia fisica
  che si occupa della rice-trasmissione

• Base Station Controller (BSC)
• Controllo delle risorse sullinterfaccia radio

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(No Transcript)
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È il punto di accesso
alla rete di TLC, o se si vuole,
la controparte di MT
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È collocata in un punto
opportuno della cella
(es. al centro per celle
circolari, nel vertice delle
celle settorizzate, ad un estremo delle celle
oblunghe per la copertura stradale...)
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• Dalla potenza del BTS dipende la dimensione
  fisica della cella grazie a questa
  caratteristicaè possibile aggiustare in modo
  dinamico le dimensioni delle celle
• Raggio min 300m max 35km ca.

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Ciascuna BTS può avere da 1 a 16 interfacce
radio, corrispondenti a canali diversi in FDM
Ciascuna interfaccia radio corrisponde a 8 canali
TDM
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Base Tranceiver Station - BTS
Effettua la codifica di canale (Channel Coding
Unit CCU) e la cifratura
Modula / demodula i segnali
Realizza il frequency hopping
Effettua linterleaving
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Effettua misura di qualità dei canali uplink e
riceve da MT le misure relative al downlink, le
invia al BSC che decide il controllo di potenza e
lhandover
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Implementa i protocolli di livello fisico
sullinterfaccia radio (Um) per il corretto
scambio di informazioni tra MT e BTS
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Stazione Radio Base BTS
TX HF (mod) ---------- RX HF (demod)
Filtro output
TRX (digital proces.)
Slow FH
Filtro input
Trans. system
Abis
diversity
Controllo clock
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È un apparato di livellofisico e non ha
praticamente alcuna intelligenza nel GSM anche
la valutazione e la decisione
sugli handover da effettuare è demandata ad altre
entità (MT, BSC e MSC)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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• Base Station (BS)
• Base Tranceiver Station (BTS) Interfaccia fisica
  che si occupa della rice-trasmissione

• Base Station Controller (BSC)
• Controllo delle risorse sullinterfaccia radio

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(No Transcript)
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DB
TCE
TCE
Matrice di commutazione
TCE
TCE
TCE
TCE
Controllo clock
A
Abis
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• BTS e BSC sono collegate da collegamenti a 2 Mb/s
  (32 canali PCM a 64 kb/s)
• Un canale PCM del collegamento a 2 Mb/s viene
  usato per trasportare 4 canali di traffico GSM a
  13 kb/s
• Per ogni portante occorrono 3 canali PCM 1 per
  segnalazione, 2 per trasportare 8 canali di
  traffico GSM

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• La transcodifica della voce GSM (13 kb/s) ? PCM
  (64 kb/s) e viceversa è fatta dalla BSC
  (Transcoder Rate Adaptation Unit - TRAU)

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Canali PCM standard 64 kb/s
Canali di traffico GSM (13kb/s)
PCM a 2Mb/s
BTS
BSC
MSC
TM
Transcodifica
2
31
0
1
31
0
31
1
3
31
0
2
0
Trama PCM a 2Mb/s (32 x 64 kb/s)
Trama PCM
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Comunicazione tra BTS e BSC

• La comunicazione tra BTS e BSC può avvenire
• via rete fissa telefonica, noleggiando le linee
  da un gestore nel caso l'operatore GSM non ne
  disponga di proprie
• via radio
• La soluzione via radio é sicuramente più
  economica, (no canone di noleggio delle linee, né
  costose infrastrutture)
• E' così possibile installare le BTS nelle
  posizioni ideali, con l'unico obbligo di fornire
  una linea di alimentazione elettrica alla BTS.

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Comunicazione tra BTS e BSCPonte Radio a
Microonde

• I canali PCM possono essere trasferiti al BSC
  con ponte radio a microonde (freq. da 13 a 58
  GHz)

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Transcodifica della voce GSM ? PCM
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• Analisi delle misure di qualità del segnale sulla
  tratta radio
• Decisione se è il caso di fare handover

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• Analisi delle misure di qualità del segnale sulla
  tratta radio
• Gestione dellhandover tra BTS controllate dallo
  stesso BSC o richiesta di gestione allMSC

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Controllo delle risorse radio gestione delle
frequenze, che possono essere
assegnate in modo dinamico alle
varie BTS
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Gestione del paging
Manutenzione del BSS
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La concentrazione del traffico verso un MSC e
lo smistamento
del traffico verso le BTS
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Network and Switching Sub-system (NSS)
Noto anche come Switching and Management
Sub-system (SMSS), svolge funzioni fondamentali

• Gestione della mobilità

• Controllo delle chiamate

• Supporto ai servizi forniti

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Network and Switching Sub-system (NSS)
AuC
Um
VLR
HLR
BSS
TM
EIR
A
(G)MSC
NSS
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Network and Switching Sub-system (NSS)

• Mobile Switching Center (MSC) è la centrale di
  commutazione che gestisce i servizi mobili

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Network and Switching Sub-system (NSS)

• Home Location Register (HLR) è il data base con
• I dati permanenti degli utenti
• I dati dinamici per gestire la mobilità (es.
  identificativo del VLR)

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Network and Switching Sub-system (NSS)

• Visitor Location Register (VLR) è il data base
  con
• Le informazioni relative ai MT attualmente presso
  larea di competenza del MSC

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Network and Switching Sub-system (NSS)

• Equipment Identity Register (EIR) è il data base
  degli apparati rubati o difettosi

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Network and Switching Sub-system (NSS)

• Authentication Center (AuC) genera chiavi di
  cifratura

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Centro di Commutazionedei Servizi Mobili
(Mobile Switching Center-MSC)

• E un normale commutatore PCM (commutatore a
  circuito) cui sono state aggiunte funzionalità di
  segnalazione per la gestione della mobilità

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Centro di Commutazionedei Servizi Mobili
(Mobile Switching Center-MSC)

• Funzioni fondamentali
• Gestione della mobilità (location update, paging
  ecc.)
• Controllo delle chiamate (con autenticazione)
• Supporto ai servizi

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Centro di Commutazionedei Servizi Mobili
(Mobile Switching Center-MSC)

• Funzioni fondamentali
• Alloca risorse e crea connessioni con i TM sulla
  rete fissa (Connection Management - CM)
• Consente linstradamento delle
  chiamate da un TM ad un
  altro

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Centro di Commutazionedei Servizi Mobili
(Gateway Mobile Switching
Center-GMSC)

• Un caso particolare di MSC
  è il GMSC (Gateway-MSC),
  che è linterfaccia tra la rete GSM e le
  reti fisse (PSTN) e/o altre reti GSM (PLMN)

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Centro di Commutazionedei Servizi Mobili
(Gateway Mobile Switching
Center-GMSC)

• Funzioni fondamentali
• Interworking con altre reti
• Funzioni di gateway

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Centro di Commutazionedei Servizi Mobili
(Gateway Mobile Switching
Center-GMSC)

• Consente linstradamento delle chiamate da un TM
  verso telefoni fissi e mobili in altre reti

• GMSC è anche il punto di partenza per la
  ricerca dei TM nella rete cellulare per chiamate
  provenienti da altre reti (fisse o mobili)

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• A seconda delle dimensioni dellarete e del
  numero di utenti un operatore può avere uno o
  piùGMSC

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Registro di
Localizzazione Principale
(Home Location
Register)

• È una base dati permanente associata in modo
  univoco ad una PLMN

• A seconda delle dimensioni dellarete e del
  numero di utenti un operatore può avere uno o
  piùHLR a cui sono associati in modo fisso i TM.
  Spesso è colocato con un GMSC

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• Memorizza le informazioni (profilo di utente)
  relative a tutti i TM la cui localizzazione di
  default è presso lHLR considerato

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• HLR memorizza informazioni permanenti come lIMSI
  (International Mobile Subscriber Identity), il
  numero di telefono della SIM
  associata (che NON sono la stessa
  cosa), i servizi supplementari a cui lutenteè
  abilitato

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• HLR memorizza anche informazioni
  volatili

• Lindirizzo del VLR presso cui può essere
  reperito lutente

• Parametri temporanei per identificazione e
  crittografia

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• HLR memorizza anche informazioni
  volatili

• Eventuale numero di telefonoper linoltro delle
  chiamate

• ...

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• È una base dati temporaneaassociata a tutti gli
  MSC, anche ai GMSC
  (spesso MSC e VLR sono integrati)

• Contiene i dati essenziali per
  il servizio dei TM attualmente
  sotto la giurisdizione del (G)MSC a cui VLR
  è associato

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Si noti che per questione di uniformità viene
usato il VLR anche per i terminali mobili che si
trovano presso il proprio MSC linformazione
memorizzata nellHLR viene duplicata localmente
55

• Nel VLR vengono duplicati molti dei dati di un
  utente già presenti nellHLR

• Anche i dati usati usati per identificare e
  autenticare lutente

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• Il VLR crea il TMSI (Temporary Mobile Subscriber
  Identity) che è usato invece dellIMSI per non
  trasmettere regolarmente lIMSI via radio
  (protezione da intrusioni) e lo memorizza
• Il VLR invia il TMSI in modo cifrato al TM che
  lo memorizza nella SIM

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• Il TMSI viene modificato frequentemente ed è
  legatoanche alla posizione del mobile (LAI)

• Il VLR memorizza anche il LAI e informazioni che
  servono per linstradamento delle chiamate verso
  il TM (MSRN)

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• Nel VLR viene mantenuto lo stato del TM acceso
  (attached) o spento (detached)

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• Numero di identificazione
  di uso interno alla rete

• Composto da 3 campi

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• MCC Mobile Country Code (3 cifre)

• MNC Mobile Network Code,
  che identifica loperatore
  che fornisce il servizio (2 cifre)

• MSIN Mobile Subscriber Identification Number,
  che identifica la SIM (fino a 10 cifre)

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• Es 222 01 4572228769, identifica una SIM
  italiana (222) del gestore TIM (01)

• Il numero di telefono dellapparatoin questione
  è completamente scorrelato dallIMSI

62

• Numero assegnato temporaneamente dalla rete (VLR)
  a MT per questionidi privacy e protezione

• Strutturalmente uguale a IMSI

• È legato al LAI
  e identifica univocamente un utente in una
  Location Area

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• Cambiato ad ogni uso, e ad ogni location update

• Trasmesso in chiaro dal MT per autenticarsi,
  viene ri-assegnatodalla rete dopo aver
  instaurato un canale sicuro
  (crittografato) ? una
  eventuale intercettazione è
  inutile

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• IMSI inviato solo se necessario, MS cerca prima
  di inviare TMSI

• Ad esempio
• MS non ha un TMSI in memoria
• TMSI non è più valido

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• MSISDN Mobile Station International ISDN
  Number... il numero di telefono

• MSRN Mobile Station Roaming
  Number

66

• Numero usato dalla rete per linstradamento delle
  chiamate

• Memorizzato presso VLR, identificalMSC dove si
  trova il mobile, quindi anche leventuale
  operatore di roaming

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• International Mobile Equipment Identity

• Numeri di identificazione dellapparato

• IMEI (60 bit) identifica lhardware

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• 24 bit TAC (Type Approval Code)

• 8 bit FAC (Final Assembly Code)
  - il produttore

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• 24 bit SN (Serial Number)

• 8 bit SVN (Software Version Number)
  in IMEISV

• (4 bit non usati in IMEI)

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Data in the HLR and the VLR
Subscriber specific Subscriber specific Subscriber specific
Parameter HLR/AuC VLR
IMSI Y Y
Ki Y N
TMSI N Y
Service restrictions Y N
Supplementary services Y Y
MSISDN Y Y
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Data in the HLR and the VLR
Authentication and ciphering Authentication and ciphering Authentication and ciphering
Parameter HLR/AuC VLR
A3 Y N
A5 (in BSS) N N
A8 Y N
RAND Y Y
SRES Y Y
Kc Y Y
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Data in the HLR and the VLR
Subscriber location / Call Forwarding Subscriber location / Call Forwarding Subscriber location / Call Forwarding
Parameter HLR/AuC VLR
HLR number N Y
VLR number Y N
MSC number Y Y
LAI N Y
MSRN N Y
Handover number N Y
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• È una base dati il cui uso èa discrezione
  delloperatore

• Contiene lidentificativo e le caratteristiche di
  tutti gli apparati GSM (MT - lhardware!!!)
  prodotti, insieme al produttore, al paesedi
  fabbricazione, etc.

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• Può essere usato per proteggerela rete dalluso
  di apparecchiature non a norma, rubate, esportate
  illegalmente...

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• È associato a ciascun HLR

• È il motore per lautenticazione delle SIM

• È in grado di effettuare correttamente le stesse
  operazioni di codifica che sono associate a
  ciascuna SIM

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(No Transcript)
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È la sede di tutte le operazionidi gestione
(tecnica e non) della rete
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Effettua la tariffazione,
controlla il traffico in rete,
gestisce i messaggi di errore provenienti
dalla rete, controlla
e memorizza il carico delle
singole BTS e BSC
per operazioni di pianificazione (eventualmente
dinamica)
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Consente di configurare
le singole BTS tramite le BSC
e di controllareil
funzionamento (corretto o meno)di tutte le
apparecchiature periferiche della rete (cioè in
pratica di tutti gli elementi
descritti fino ad ora)
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(No Transcript)