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II.5 Architecture protocolaire du réseau GPRS
Deux modèles en couches sont distingués dans le GPRS : le plan de signalisation qui concerne évidemment les messages de signalisation, et puis le plan usager, appelé plan de transmission qui concerne le transfert des données utilisateurs, seule la couche supérieure diffèrent pour les deux plans (SNDCP pour la transmission et SM GMM pour la signalisation).
II.5.1 Plan de transmission
a) La couche IP (Internet Protocol)
Le protocole IP fait partie de la couche Internet de la suite de protocoles TCP/IP, il permet l'élaboration et le transport des datagrammes IP (les paquets de données), sans toutefois en assurer la "livraison". En réalité le protocole IP traite les datagrammes IP indépendamment les uns des autres en définissant leur représentation, leur routage et leur expédition.[8
b) La couche SNDCP (Sub_Network Dependent Convergence Protocol)
Cette couche gère le multiplexage de plusieurs PDU de différents réseaux PDP sur une même trame LLC, la compression ou la décompression éventuelle de ces paquets de données. L’en-tête d’un PDU SNDCP contient :
- le point d’accès réseau utilisé NSAPI.
- un indicateur qui permet de savoir si le PDU SNDCP est suivi d’autre PDU SNDCP faisant partie du même PDU PDP.
- des références éventuelles sur l’algorithme de compression des données et de l’en-tête utilisée.
c) La couche LLC (logical link control)
Assure des échanges de données entre le mobile et le SGSN. La définition du protocole est indépendante des couches inférieures de façon à permettre l’évolution des méthodes de transmission radio sans modifier les couches supérieures .La couche LLC prend en charge le cryptage spécifique au GPRS ; il est effectué à partir d’un algorithme, d’une clé Kc, ce cryptage est effectué du mobile jusqu’au SGSN, et pas seulement à l’interface radio comme pour le GSM. L’en-tête le la trame LLC contient le SAPI (Service Access Point Indicator) sa valeur définit la couche supérieure (SNDCP pour le plan de transmission, GMM pour le plan de signalisation).
d) La couche RLC (Radio Link Control)
La couche RLC permet la transmission des PDU LLC entre le mobile et le BSS. elle gère la segmentation des données en plusieurs blocs radio et leur réassemblage , ces blocs peuvent être transmis selon plusieurs schémas de codage (CS-1 à CS-4) suivant la qualité de la liaison radio. Par exemple, si la liaison est de bonne qualité, il est possible de transmettre de plus gros blocs de données avec une faible redondance. En cas d’acquittements négatif, la retransmission d’un bloc se fait toujours avec le même schéma de codage que celui utilisé pour le premier envoi.
e) La couche MAC (Medium Access Control)
Elle contrôle l’accès au canal radio. Elle alloue des ressources au mobiles seulement lorsque ceux–ci ont des données à transmettre et permet le multiplexage statistique.
f) La Couche physique
La structuration du temps sur une fréquence en slots et en trames est reprise à GSM-C,ce qui permet de faire cohabiter les deux types de flux sur une même bande de fréquence.
g) La couche FR (Frame Relay)
Le Frame Relay est une évolution de la commutation par paquets, permet d’avoir des nœuds intermédiaires entre le BSS et le SGSN. Il établit, en mode connecté, une liaison virtuelle entre les deux extrémités. Cette liaison est soit permanente (PVC : Permanent Virtual Circuit), soit établie à la demande (SVC : Switched Virtual Circuit). Un circuit virtuel est identifié par un identificateur de lien virtuel (DLCI).
Le principal avantage de Frame Relay est que, les clients paient pour le débit de données, et non pas pour la vitesse de la liaison. Le coût global sera proportionnel à la valeur du débit.
h) La couche BSSGP (BSS GRPS Protocol)
Il a un rôle similaire au BSSMAP .Il transporte des informations de routage et de qualité de service entre le BSS et le SGSN .Il permet aussi la retransmission automatique des trames par le BSS et assure que le BSS est transparent au données utilisateurs GPRS.
i) La couche TCP
TCP (qui signifie Transmission Control Protocol, soit en français: Protocole de Contrôle de Transmission) est un des principaux protocoles de la couche transport du modèle TCP/IP
TCP est un protocole orienté connexion, c'est-à-dire qu'il permet à deux machines qui communiquent de contrôler l'état de la transmission.
j) Le protocole UDP
Le protocole UDP (User Datagram Protocol) est un protocole orienté non connexion de la couche transport du modèle TCP/IP. Ce protocole est très simple étant donné qu'il ne fournit pas de contrôle d'erreurs.
k) La couche GTP (GPRS Tunnelling Protocol)
On l’utilise pour les échanges entre le SGSN et le GGSN, il réalise la mise en tunnel des paquets de données, c’est à dire l’encapsulation des datagrammes IP dans des datagrammes IP, le GTP s’appuie soit sur le TCP (transport avec acquittements), soit sur UDP (transport sans acquittements) ; la norme requiert que les deux types de protocoles soient disponible entre le SGSN et le GGSN dans le plan de transmission.
II.5.2 Plan de signalisation
L’architecture TCP/IP ne fait pas vraiment de différence entre les plans. On retrouve, entre le SGSN et GGSN, les mêmes couches que dans le plan de transmission.
Les équipements déjà présents dans le GSM - C reprennent la pile de protocole SS7 ; les dialogues entre SGSN d’une part, et HLR, EIR, SMS-C d’une part utilisent le protocole MAP.
Sur le réseau d’accès la couche réseau comprend deux sous couches :
a) La couche SM (Session Management)
C’est l’équivalent de la couche CM dans le GSMC, elle permet au mobile la mémorisation de contexte PDP, dans le SGSN et le GGSN. Ainsi les paquets arrivant du réseau PDP externe sont routés par le GGSN sans consultation de bases de données de localisation.
b) La couche GMM (GPRS Mobility Management)
La couche GMM est l’équivalent de la couche MM, elle permet le gestion l'itinérance du terminal dans le réseau. Lorsqu’un même réseau GSM comprend un service circuit et un service paquet, l’itinérance peut être gérée de façon coordonnée.
Pour les messages courts, la couche GSMS GPRS Short Message Service, au même niveau que SM assure les échanges des messages courts entre le mobile et le SGSN.
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