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Analyse de GPRS
version : 1.0
Nom(s)
Auteur
Co-Auteur
R. Cavagna, Stagiaire ENST Bretagne
X. Lagrange, ENST Bretagne
Nature des modifications Date Version
Résaco RESACO/ENSTB/3RE144/RC/01 14/01/04 ENSTB 1.0 1
Nom Projet Réf donnée. Date Partenaire Version n° page

Sommaire
1 Architecture générale ........................................................................... 4
1.1 Introduction ..................................................................................................... 4
1.2 L’architecture de GPRS................................................................................... 4
1.3 Les terminaux dans GPRS............................................................................... 6
2 La pile protocolaire .............................................................................. 8
2.1 Le plan de transmission ................................................................................... 8
2.1.2 Les couches physiques................................................................................. 9
2.1.3 L’interface Gn.............................................................................................. 9
2.1.4 Le lien entre le SGSN et le PCU ................................................................. 9
2.1.5 Le lien entre le PCU et la MS...................................................................... 9
2.1.6 Le lien entre le MS et le SGSN ................................................................. 10
2.2 Le plan de signalisation ................................................................................. 10
3 La transmission sur l’interface radio.................................................. 13
3.1 Le canal physique .......................................................................................... 13
3.1.1 Le canal Packet Data Channel (PDCH)..................................................... 13
3.1.2 La multitrame dans GPRS ......................................................................... 14
3.2 Les canaux logiques paquets ......................................................................... 14
3.2.2 Les canaux communs................................................................................. 15
a) Le Packet Random Access Channel (PRACH ↑ ) ................................................... 16
b) Le Packet Access Grant Channel (PAGCH ↓ ) ...................................................... 16
c) Le Packet Paging Access Channel (PPCH ↓ )........................................................ 16
d) Le Packet Notification Channel (PNCH ↓ ) ........................................................... 16
e) Le Packet Broadcast Control Channel (PBCCH ↓ ) .............................................. 16
3.2.3 Les canaux dédiés ...................................................................................... 17
a) Le Packet Data Tranfert Channel (PDTCH ↑ ou ↓ ) ............................................. 17
b) Le Packet Associated Control Channel (PACCH ↑ ou ↓ ) ..................................... 17
c) Le Packet Timing Control Channel (PTCCH ↑ ou ↓ ) ........................................... 17
3.3 Le codage des données .................................................................................. 17
3.3.2 L’encodage CRC ....................................................................................... 18
3.3.3 L’encodage convolutionnel ....................................................................... 18
3.3.4 Les schémas de codage dans GPRS........................................................... 18
4 L’échange de données entre le MS et le SGSN ................................. 21
4.2 Contexte PDP et flux de données .................................................................. 21
4.3 la couche SNDCP .......................................................................................... 23
4.3.1 Présentation................................................................................................ 23
4.3.2 Structure du PDU SNDCP......................................................................... 23
4.4 La couche LLC .............................................................................................. 24
4.4.1 Structure de la trame LLC ......................................................................... 24
4.4.2 Les modes de fonctionnement ................................................................... 26
a) Le mode ADM ........................................................................................................ 26
b) Le mode ABM......................................................................................................... 26
4.4.3 Le transfert des données ............................................................................ 27
a) Le transfert des données sans acquittements ......................................................... 27
b) Le transfert des données avec acquittements......................................................... 28
c) Les classes de services ........................................................................................... 31
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4.4.4 La négociation des paramètres................................................................... 32
a) Les paramètres négociables................................................................................... 32
b) Le mécanisme de négociation ................................................................................ 34
4.4.5 Récapitulatif sur la taille des PDU LLC .................................................... 36
4.5 La couche MAC/RLC.................................................................................... 36
4.5.1 Structure du bloc MAC/RLC..................................................................... 37
4.5.2 Taille des blocs de données MAC/RLC .................................................... 38
4.5.3 Le transport des PDUs LLC ...................................................................... 39
4.6 Exemple du transport d’un paquet IP de 1500 octets .................................... 40
5 les mesures faites par le mobile ......................................................... 42
5.1 Les grandeurs mesurées................................................................................. 42
5.2 La qualité du signal........................................................................................ 43
5.3 Les traitements effectués ............................................................................... 43
5.3.1 Le filtrage des mesures .............................................................................. 43
5.3.2 Le calcul de la variance et du coefficient de variation .............................. 44
Annexes A : Structure des blocs MAC/RLC ............................................ 45
5.4 Le lien montant.............................................................................................. 46
5.5 Le lien descendant ......................................................................................... 47
5.6 Glossaire des champs contenus dans les blocs MAC/RLC ........................... 48
Références ................................................................................................. 50
Glossaire.................................................................................................... 51
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1 Architecture générale
1.1 Introduction
Le service GPRS définit une architecture de réseau à commutation par paquets avec
gestion de la mobilité et accès par voie radio. Un réseau GPRS comprend des abonnées
propres, mobiles ou fixes, et peut être relié à divers réseaux de données fixes reposant sur
divers protocoles : IP (Internet Protocol) mais aussi X25, protocole orienté connexion de
l’ITU (Internationnal Telecommunication Union). Le protocole réseau, quel qu’il soit, est
désigné sous le terme générique de PDP, Packet Data Protocol. Par extension, le réseau est
appelé réseau PDP. Plusieurs réseaux GPRS peuvent être reliés entre eux et offrir un service
d’itinérance.
Un des intérêts de GPRS est de profiter du multiplexage statistique dans le BSS par
l’utilisation de la transmission par paquets sur la voie radio. Les recommandations permettent
l’utilisation de plus d’un slot par trame TDMA et autorisent donc des débits instantanés
théoriquement jusqu’à 171,2 kbit/s.
1.2 L’architecture de GPRS
SGSN GGSN
HLR
MSC
ISDN
PSTN
PSPDN
A
Gb
Gs
Gc
Gr
Gi
tunnel
MS
MS
MS
BTS BSC
PCUSN
Cellule
couverte
par la BTS
SGSN
PLMN
SMC EIR
VLR
GfGd
Gn
Gn
TCU
Ater
Agprs
Um
D
Abis
RESEAU GPRS
RESEAU GSM
[D’après LGT 00]
Figure 1.1. L’architecture de GPRS
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La figure 1.1 présente les différents éléments qui constituent l’architecture du réseau
GPRS. On constate que le Mobile Station (MS) communique avec le Base Tranceiver station

(BTS) via l’interface radio Um. Le BTS est un émetteur / récepteur contenant un minimum
d’intelligence pour faire l’interface entre les MSs et le Base Station Controler (BSC). Le BSC
permet une première concentration des circuits et est reliée via l’interface Abis aux BTSs
qu’elle commande. Cet équipement gère la ressource radio dans le cas des handover ou de
l’allocation d’un canal pour un appel.
Pour ce qui est de l’architecture commune avec le réseau GSM, on retrouve le lien
Ater entre la BSC et le Transmission Control Unit (TCU) et le lien A entre le TCU et le
Mobile Stwitching Center (MSC). Les MSC sont des commutateurs qui sont en général
associés aux Visitor Location Register (VLR). Les VLRs contiennent pour tous les abonnés
présents dans le territoire desservi par le MSC, leurs profils et la zone de localisation où ils se
trouvent. Les MSCs permettent de gérer les appels de départs et d’arrivées. Le MSC est relié
au réseau fixe via l’interface D. Le dernier élément commun que l’on retrouve est le Home
Location Register (HLR) qui est un enregistreur de localisation nominal. Cet équipement est
la base de données de localisation et de caractérisation des abonnés du réseau.
L’architecture spécifique GPRS est constituée du Packet Control Unit System Node
(PCUSN) qui est relié au BSC via le lien Agprs. Cet équipement contient le Packet Control
Unit (PCU) qui permet de faire le relais au niveau de la couche LLC entre le SGSN et la MS.
Sa fonction principale est de gérer les canaux et le contrôle de la ressource radio. – En réalité,
comme on le montre dans la figure 1.2. le PCU peut se situer dans le BTS, le BSC ou dans un
équipement indépendant (PCUSN) – Le lien Gb permet de faire la liaison entre le PCUSN et
le Serving GPRS system Node (SGSN). Ce nœud de service dans GPRS est un routeur (relié à
une ou plusieurs BSS) qui gère les terminaux dans une zone donnée. Le CCU est une partie
du BTS qui gère principalement la couche physique, en particulier l’entrelacement et le
codage correcteur d’erreur.
CCU
CCU
CCU
CCU
CCU
CCU
PCU
PCU
PCU
Um Abis
BSC
BSC
BSC
Gb
SGSN
SGSN
SGSN
Gb
B
C
A
[D’après BAT 01]
Figure 1.2. les différentes positions du PCU
Le SGSN est relié via l’interface Gr, Gd, Gf et Gn respectivement au HLR, au Short
Message Control (SMC), à l’Equipment Identity Register (EIR) et au Gateway GPRS System
Node (GGSN). Le SMC permet l’envoi de messages SMS via le réseau GPRS. Le EIR est une
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