Basic Call Set Up pada GSM&

GPRS

by

Uke Kurniawan Usman

Lab SISKOM – STT Telkom

I. GSM Basic Call SequenceI. GSM Basic Call Sequence

Mobile to Land Sequence

Land to Mobile Sequence

Mobile Initiated Call Clearing Sequence

MSC

VLR

HLR

PSTN

(RACH) (SDCCH) BTS

BSC

(TCH)

Allocated channel on the air interface

Allocated Terrestrial Channel & Connect to PSTN

GSM Basic Call Sequence

I.1. AuthenticationI.1. Authentication

Authentication may be Authentication may be executed during setup, executed during setup, location updating and location updating and supplementary supplementary servicesservices

Authentication SequenceAuthentication Sequence

KI （M)KI （ N)

IMSI(m)

RANDGENERATOR

A8 A3

KI(IMSI)

IMSIBUFFER

RAND

RANDRAND

RAND

KC

12

5

KC KC

KC

SRES

SRESSRES

SRES

TEMPDATA

AUC

HLR/AUC

HLR

AUTH REQ

RANDKC

SRES

RAND

A8 A3

SRES

EQUAL

CKSN

KC BSS

KI(IMSI)

VLR SIM

RAND 16byte KI 16byte kc 8byte SERS 4byte CKSN low 3bits of 1byte

IMSI(n)

SRESKI I MSI +RAND（ ） A3

KI (I MSI )+RAND A8 KCM+KC A5 KC(M)

(MS/ BSS)

KC(M)+KC MA5(MS/ BSS)

Authentication and CipheringMS BSS MSC VLR HLR PSTN

AUTHENTICATE

AUTHENTICATION RESPONSE

CIPHER MODECOMMAND

CIPHER MODE OMPLETE

PRE – SENDTRIPPLES TO VLR

AUTHENTICATIONREQUEST

START CIPHERING

<SDCCH>

<SDCCH>

<SDCCH>

<SDCCH>

(SRES)

(RAND)

(RAND)

EIR

1

2

345

I.2. TMSI ReallocationI.2. TMSI Reallocation

MS VLR

Location Update Req

Location Update Acc

TMSI Reallocation Comp

(TMSI)

I.3. Equipment Identification

ID RESPONSE

CHECK IMEI RESPONSE

EQUIPMENT ID REQUEST

CHECK IMEI

<SDCCH>

<SDCCH>(IMEI)

MS BSS MSC VLR HLR PSTN EIR

Note : IMEI chechk may beclearred unti after traffic

channel has been established

12

3

MS BSS MSC VLR HLR PSTN

DCCH ASSIGN

AUTHENTICATION

FORWARD NEW TMSI

LOCATION UPDATEACCEPT

TMSI REALOCATECOMPLETE

TMSI ACK

CLEAR COMMAND

CLEARCOMPLETE

CHANNEL REQUEST

LOCATION UPDATE REQUEST

CIPHERING

<RACH>

<AGCH>

<SDCCH>

<SDCCH>

<SDCCH>

<SDCCH>

I.4. Location Update Sequence

(TMSI)

<SDCCH>

(LAI & TMSI)

(TMSI)

Only sent to HLRif this is the first timethe MS has LocationUpdated in this VLR

1

2

3

4

5

6

Proses Panggilan dalam GSM

MOBILE ORIGINATING CALL MOBILE ORIGINATING CALL

•Mobile Station (MS) dials Nomor Telepon•MS terdaftar sebagai visitor•Network akan menganalisa Pemanggi sbb :

•berhak atau tidak memakai network•aktivis permintaan •route panggilan

Call dapat menuju tipe (Fix Telp, Mobile Tilp) bila :•Fix akan mengikuti route PSTN•Mobile St dalam satu network, maka MSC memulai dengan prosedur Inquiry sebagaimana PSTN originating

I.5. Mobile to Land Sequences

CHANNEL REQUEST

DCCH ASSIGN

SIGNALLING LINKESTABLISHED

REQUEST FOR SERVICES

AUTHENTICATION

SET CIPHER MODE

SET-UP

EQUIPMENT ID REQUEST

COMPLETE CALL

CALL PROCEEDING

ASSIGMENT COMMAND

ASSIGNMENT COMPLETE

INITIAL AND FINAL ADDRESS (IFAM)

ADDRESS COMPLETE (ACM)

ALERTING MS HEARSRINGTONEFROM LANDPHONE

ANSWER (ANS)

CONNECT RINGTONESTOPS

CONNECT ACKNOWLEDGEBILLISNG STARTS ‘Hello…

MS BSS MSC VLR HLR PSTN EIR<RACH>

<AGHC>

<SDCCH>

<FACCH>(TCH)

(Call Info)

<TCH>

<SDCCH>

<SDCCH>

<FACCH>

<FACCH>

<SDCCH>(channel)

<FACCH>

CRCC

(circuit)

SUBSCRIBERDETAILS

SUBSCRIBERIF NECESSARY

DETAILS

1

2

3456

7

8

9

10

Proses Panggilan dalam GSM

Call Set-Up MS to PSTN Call Set-Up MS to PSTN

1. MS menggunakan RACH (Random Access Channel) untuk meminta kanal signaling, SDDCH, utk keperluan Call Set - Up

2. BSC mengalokasikan kanal signalling, dengan menggunakan AGCH3. MS mengirimkan “Call Setup request” melalui SDCCH ke MSX/VLR.

Diantaranya termasuk pemberian tanda pada MSX/VLR MS sibuk, prosedur authentifikasi, ciphering, pengiriman “B-number” (nomor PSTN), dan pengecekan service yang dimiliki pelanggan PSTN (misa:outgoing call bearring).

4. MSC/VLR meminta BSC utk mengalokasikan TCH diteruskan ke BTS & MS5. MSC/VLR meneruskan “B – number” ke sentral PSTN

TE

BSC MSC

1

4

23

1

2

3

445

I.6. Mobile Initiated Call Clearing Sequence

MS BSS MSC VLR HLR PSTN

PSTN RELEASE

PSTN RELEASE COMPLETE

CLEAR COMMAND

CHANNEL RELEASE

DISC

U/A

CLEAR COMPLETE

RLSD

RELEASE COMPLETE

DISCONNECT

MS MSC SIGNALING RELEASED

MOBILE RELEASE

MOBILE RELEASE COMPLETE

<FACCH>

<FACCH>

<FACCH>

<FACCH>

<FACCH>

<FACCH>

1

2

3

4

5

I.7. Land to Mobile SequencesMS BSS MSC VLR HLR PSTNGMSC

SEND ROUTING INFO

ROUTING INFORMATION ACK

INITIAL AND FINAL ADDRESS(IFAM)

SEND INFO FOR I/CCALL SETUP

PAGE

PAGING REQUEST

CHANNEL REQUEST

DCCH ASIGN

SIGNALLING LINK ESTABLIHSED

PAGE RESPONSE

INITIAL AND FINAL ADDRESS (IFAM)

<PCH>(TMSI)

<RACH>

<AGCH>

<SDCCH>

<SDCCH>(TMSI)

(TMSI)

(TMSI & Status)

(MSRN)

(MSRN)

(MSRN)

(MSRN)

(IMSI)

(LAI & TMSI)

(Status)

(MSISDN)

(MISSDN)1

23

4

5

6

Land to Mobile Sequences …MS BSS MSC VLR HLR PSTNGMSC

SET - UP

CALL INFORMATION

ADDRESS COMPLETE (ACM)

ASSIGNMENT COMMAND

ASSIGNEMENT COMPLETE

ALLERT RING TO NEAT MS

CONNECTSUBSCRIBER PICKS UP

CONNECT ACK

COMPLETE CALL

<TCH>

<SDCCH>

<TMSI>

(LAI & TMSI)

(MISSDN)

ANSWER (ANS)

* ATHENTICATION

<SDCCH>

(channel)

<SDCCH>

<FACCH>

<FACCH>

<FACCH>

<FACCH>

<TCH>

(circuit)

BILLING STARTS

RINGING STOPS

AT LANDPHONE

RING TONEAT LANDPHONE

“ Hello…

7

8

9

10

Step Call Set-UpStep Call Set-Up

A PSTN GMSC HLR MSC/VLR

Call Set – Up(MSISDN) Analyze Number

Call Set – Up (MSISDN)

MSISDN

MSRN

IMSI

MSRN

Call Set – UpMSRN

PagingSpeech

Signalling

Proses Panggilan dalam GSM

Proses Panggilan dalam GSM Call Set-Up PSTN to MS Call Set-Up PSTN to MS

1. Pelanggan PSTN dial MSISDN ke network GSM2. GMSC analisa MSISDN untuk HLR MS terdaftar3. HLR merubah MSISDN menjadi MSRN lokasi MS(VLR)4. HLR minta MSRN dari MSC/VLR MSRN beri informasi

MSC/VLR5. MSC/VLR mengembalikan MSRN melalui HLR ke GMSC.6. GMSC merouting ke MSC/VLR lewat PSTN 7. MSC mengetahui lokasi (LA) MS.Paging message

dikirimkan ke MSC yang mengontrol LA.8. BSC kearah BTS kemudian oleh BTS menuju MS via air

interface 9. MS mendeteksi paging message MS respon via sinaling

SDCCH10. BSC memberikan SDDCH, dengan menggunakan AGCH11. SDDCH digunakan utk call return MS originating call,

kemudian TCH dialokasikan, SDDCH direlease

BSC

GMSC TE

MSC

HLR

VLR

1

PSTN

1110

98

11 10

98

7 11

1

5

8

1

6

5

I.7. Inter – BSS Handover Sequence

MS BSS MSC VLR HLR PSTN

HANDOVER REQUIRED

HANDOVER REQ ACK

INFORMATION INTEREXCHANGE

HANDOVER COMPLETE

CLEAR COMMAND

PERIODIC MEASUREMENTREPORTS

PERIODICMEASUREMENT REPORTS

HANDOVER REQUEST

HANDOVER COMMAND

<SACCH>

<FACCH>

<FACCH>

… and so Isaid to ….

ORIGINATING NEW

<SACCH>

(HO Ref. No.)

(HO Ref. No.)

(TMSI cct. Code)

New BSS ASSIGNSAIR-INTERFACE

TRAFFIC CHANNEL

MS

oBSSNBSS

MSC

47

3

6

9 1

5

5 8

2

123456789

• Secara umum General Packet Radio Service atau GPRS adalah suatu teknologi yang memungkinkan pengiriman dan penerimaan data lebih cepat jika dibandingkan dengan penggunaan teknologi Circuit Switch Data atau CSD.

• Jaringan GPRS merupakan jaringan terpisah dari jaringan GSM dan saat ini hanya digunakan untuk aplikasi data.Komponen-komponen utama jaringan GPRS adalah :– GGSN; gerbang penghubung jaringan GSM ke jaringan internet– SGSN; gerbang penghubung jaringan BSS/BTS ke jaringan GPRS– PCU; komponen di level BSS yang menghubungkan terminal ke jaringan

GPRS• Secara teori kecepatan pengiriman data GPRS dapat mencapai 115 kb/s.

Namun dalam implementasinya sangat tergantung dari berbagai hal seperti :– Konfigurasi dan Alokasi time slot di level Radio/BTS– Teknologi software yang digunakan – Dukungan ponsel

• Ini menjelaskan mengapa pada saat-saat tertentu; di lokasi tertentu; akses GPRS terasa lambat; dan bahkan bisa lebih lambat dari akses CSD yang memiliki kecepatan 9,6 kb/s

• Secara umum General Packet Radio Service atau GPRS adalah suatu teknologi yang memungkinkan pengiriman dan penerimaan data lebih cepat jika dibandingkan dengan penggunaan teknologi Circuit Switch Data atau CSD.

• Jaringan GPRS merupakan jaringan terpisah dari jaringan GSM dan saat ini hanya digunakan untuk aplikasi data.Komponen-komponen utama jaringan GPRS adalah :– GGSN; gerbang penghubung jaringan GSM ke jaringan internet– SGSN; gerbang penghubung jaringan BSS/BTS ke jaringan GPRS– PCU; komponen di level BSS yang menghubungkan terminal ke jaringan

GPRS• Secara teori kecepatan pengiriman data GPRS dapat mencapai 115 kb/s.

Namun dalam implementasinya sangat tergantung dari berbagai hal seperti :– Konfigurasi dan Alokasi time slot di level Radio/BTS– Teknologi software yang digunakan – Dukungan ponsel

• Ini menjelaskan mengapa pada saat-saat tertentu; di lokasi tertentu; akses GPRS terasa lambat; dan bahkan bisa lebih lambat dari akses CSD yang memiliki kecepatan 9,6 kb/s

II. Sistim GPRS II. Sistim GPRS

Perbedaan GSM dgn GPRS

II.1. GPRS Architecture Network Diagram

Konfigurasi Sistim GPRS Konfigurasi Sistim GPRS

Arsitektur Dasar Jaringan GPRS dalam GSM

MS

BTSPDN

BTS

EIR&AUC HLRVLR

SGSN GGSNBSC

Gb Gn Gi

Gc

D

Gf

Gs

Gr

MSC DATABASE

SGSN Serving GPRS Suport NodeGGSN GatewayGPRS Support NodePDN Public Data Network

User Data and SignallingSignalling

PCU

GR

RAN NETWORK CORE NETWORK

Fungsi Komponen GPRS• SGSN ( Serving GPRS Support Node)

– mengantarkan packet data ke MS– Update pelanggan ke HLR– Registrasi pelanggan baru

• GGSN ( Gateway GPRS Support Node )– Interface ke PDN– Information Routing

• transfer data dari PDU ke SGSN – Network Screening– User Screening– Address Mapping

II.2. PCU

New Core Equipment

II.3. GPRS Mobile Equipment

II.4. GPRS Attach

II.5.GPRS Routing Area Update

II.6. Notion PDP Context

PDP Context Activation

II.7. Data Transfer

Routing of Data Packet GPRS

II.8. GPRS Dimensioning

II.9. Timeslot dan Multiframe GPRS

• Setiap time slot (TS) merupakan satu kanal trafik (TCH). Panjang satu frame TDMA adalah 4,613 ms dengan panjang satu time slot 576,9 s. Data rate maksimum yang dapat dicapai setiap TCH adalah 9,6 Kbps. Apabila diinginkan data rate yang lebih tinggi dapat digunakan beberapa TCH secara simultan untuk satu terminal MS. Trafik data pada sistem GPRS adalah asymmetric dimana jumlah time slot yang digunakan serta data rate uplink dan downlink berbeda.

• Struktur multiframe untuk PDCH pada sistem GPRS terdiri dari 52 frame TDMA, dibagi kedalam 12 frame paket data (B0 – B11) dimana tiap 4 frame membentuk satu blok yang ditransmisikan secara berurutan, 2 frame untuk PTCCH dan 2 frame kosong (idle).

Pembagian Kanal GPRS • Seperti terlihat pada table, kanal logik pada GPRS dapat dibagi menjadi

dua kategori yaitu kanal trafik dan kanal signalling (kontrol ) yang meliputi :

Skema kanal logic pada GPRS

Timeslot sharing

GPRS Network Protocol Stack

Physical Layer

52 Multiframe for GPRS

GPRS : The Class A,B & C MS

II.10. Skema Coding Sistem GPRS

• Skema coding untuk kanal-kanal trafik logik GPRS

Seperti terlihat pada tabel diatas, teknologi GPRS memiliki empat buah skema coding yaitu CS-1, CS-2, CS-3, dan CS-4. Skema coding ini digunakan untuk kanal-kanal trafik logik, dimana masing-masing channel coding mempunyai bit rate yang berbeda. Nilai throughput tiap skema coding diperoleh dengan membagi besarnya data yang dikirim dengan panjang satu frame kanal logika (4 burst data) sebesar 20 ms, untuk setiap pengiriman data. Teknik channel coding ini telah distandarisasi oleh ETSI pada GSM 05.03.

II.11. EDGE

EDGE Network

Dimensioning principle : Transmission

II.12.Evolution step GSM / GPRS/UMTS/HSDPA

MSCHLR/AuCEIR

BSCBTS

PSTNNetwork

SS7Network

Um

GSMINFRASTRUCTURE

BorderGateway (BG)

Serving GPRSSupport Node(SGSN)

Gateway GPRSSupport Node(GGSN)

Lawful InterceptionGateway (LIG)

Inter-PLMNnetwork

GPRSbackbon

enetwork

(IP based)

Internet

PCU

GPRSINFRASTRUCTURE

Node-B

RNC

IuIWU

Um

UMTS (WCDMA)INFRASTRUCTURE

Edge

Edge TRX

AbisHSDPA

HSDPA TRX