Basic Call Set Up pada GSM & GPRSby Uke Kurniawan Usman Lab SISKOM STT Telkom

I. GSM Basic Call Sequence

Mobile to Land Sequence

Land to Mobile Sequence

Mobile Initiated Call Clearing Sequence

GSM Basic Call Sequence(RACH) (SDCCH) (TCH) BSC Allocated channel on the air interface BTS

MSC

Allocated Terrestrial Channel & Connect to PSTN

HLR

VLR

PSTN

I.1. Authentication

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

Authentication Sequence

HLR/AUCSERS )M(CK 5A CK+M CK 8A DNAR+)ISMI(IK 3A DNAR+ ISMI IKRAND 16byte KI 16byte kc 8byte SERS 4byte CKSN low 3bits of 1byte

AUCIMSI(m) IMSI(n)RAND GENERATOR KI M) KI N) KI(IMSI)

HLR VLRAUTH REQ KI(IMSI)

SIM

RAN D

KC

SRES

IMSIBUFFER RAND KC SRE 1 SRES 2 RAN KC S D RAND KC SRES 5

RAND N KC TEMP DATA

CKS

RAN D

A8 A3 KC

BSS

SRE SRES S EQUAL

M

)SSB/SM( CK+)M(CK

A8 A3

5A

)SSB/SM(

Authentication and CipheringMS BSS MSC VLR HLR PSTN EIR

1 2 3 4 5

PRE SEND TRIPPLES TO VLR AUTHENTICATE

(RAND) (RAND) (SRES)

AUTHENTICATION REQUEST

AUTHENTICATION RESPONSE

START CIPHERING CIPHER MODE COMMAND CIPHER MODE OMPLETE

I.2. TMSI Reallocation

MS Location Update Req

VLR

Location Update Acc TMSI Reallocation Comp

(TMSI)

I.3. Equipment IdentificationMS BSS MSC VLR HLR PSTN EIR

1 2 3

EQUIPMENT ID REQUEST

ID RESPONSE

(IMEI)

Note : IMEI chechk may be clearred unti after traffic channel has been established

CHECK IMEI CHECK IMEI RESPONSE

I.4. Location Update SequenceMS BSS MSC VLR HLR PSTN

1 2 3 4 5 6

CHANNEL REQUEST DCCH ASSIGN

LOCATION UPDATE REQUEST

(LAI & TMSI)AUTHENTICATION CIPHERING

Only sent to HLR if this is the first time the MS has Location Updated in this VLR

FORWARD NEW TMSI LOCATION UPDATE ACCEPT TMSI REALOCATE COMPLETE TMSI ACK CLEAR COMMAND

(TMSI) (TMSI)

CLEARCOMPLETE

Proses Panggilan dalam GSMMOBILE ORIGINATING CALLMobile 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 SequencesMS BSS CR CC SUBSCRIBER DETAILS (Call Info) MSC VLR HLR PSTN EIR

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

CHANNEL REQUEST DCCH ASSIGN SIGNALLING LINK ESTABLISHED 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 HEARS RINGTONE FROM LAND PHONE RING TONE STOPS

SUBSCRIBER IF NECESSARY

DETAILS

(channel) (TCH) (circuit)

ANSWER (ANS) CONNECT

BILLISNG STARTS

CONNECT ACKNOWLEDGE

Hello

Proses Panggilan dalam GSMCall Set-Up MS to PSTN1 2 3 4 4 3 4 5 MSC TE 1 2

BSC

1. 2. 3.

4. 5.

MS menggunakan RACH (Random Access Channel) untuk meminta kanal signaling, SDDCH, utk keperluan Call Set - Up BSC mengalokasikan kanal signalling, dengan menggunakan AGCH 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). MSC/VLR meminta BSC utk mengalokasikan TCH diteruskan ke BTS & MS MSC/VLR meneruskan B number ke sentral PSTN

I.6. Mobile Initiated Call Clearing SequenceMS BSS MSC VLR HLR PSTN

1 2 3 4 5

DISCONNECT PSTN RELEASE

MOBILE RELEASE

PSTN RELEASE COMPLETE MOBILE RELEASE COMPLETE MSm MSC SIGNALING RELEASED CLEAR COMMAND CHANNEL RELEASE DISC U/A CLEAR COMPLETE RLSD RELEASE COMPLETE

I.7. Land to Mobile SequencesMS BSS MSC VLR HLR GMSC PSTN

1 2 3 4 5 6

INITIAL AND FINAL ADDRESS (IFAM) SEND ROUTING INFO ROUTING INFORMATION ACK INITIAL AND FINAL ADDRESS (IFAM) SEND INFO FOR I/C CALL SETUP PAGE PAGING REQUEST CHANNEL REQUEST DCCH ASIGN SIGNALLING LINK ESTABLIHSED PAGE RESPONSE

(MISSDN) (IMSI) (MSRN) (MSRN) (MSRN) (MSISDN) (MSRN)

(TMSI) (TMSI)

(LAI & TMSI) (TMSI)

(TMSI & Status)

(Status)

Land to Mobile Sequences MS * ATHENTICATION BSS MSC VLR HLR GMSC PSTN (MISSDN)

7 8 9

COMPLETE CALL SET - UP

CALL INFORMATION ADDRESS COMPLETE (ACM)

(channel) (circuit) (LAI & TMSI)

RING TONE AT LAND PHONE

ASSIGNMENT COMMAND ASSIGNEMENT COMPLETE ALLERT RING TO NEAT MS

10

CONNECT

SUBSCRIBER PICKS UP

BILLING STARTS

RINGING STOPS AT LAND PHONE

CONNECT ACK

ANSWER (ANS)

Hello

Proses Panggilan dalam GSMStep Call Set-Up ACall Set Up (MSISDN)

PSTN

GMSC

HLR

MSC/VLR

Analyze Number Call Set Up (MSISDN) MSISDN IMSI

MSRN MSRN Speech Signalling Call Set Up MSRN Paging

Call Set-Up PSTN to MS1. 2. 3. 4.

Proses Panggilan dalam GSMPSTN 5 HLR GMSC 5 VLR MSC 11 BSC 8 9 6 1 1 TE

Pelanggan PSTN dial MSISDN ke network GSM GMSC analisa MSISDN untuk HLR MS terdaftar HLR merubah MSISDN menjadi MSRN lokasi MS(VLR) HLR minta MSRN dari MSC/VLR MSRN beri informasi MSC/VLR 5. 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 SDCCH 10. BSC memberikan SDDCH, dengan menggunakan AGCH 11. SDDCH digunakan utk call return MS originating call, kemudian TCH dialokasikan, SDDCH direlease 10 11

7

8

1 8 9 10 11

I.7. Inter BSS Handover SequenceMS ORIGINATING BSS NEW MSC VLR HLR PSTN

and so I said to .

1 2 3 4 5 6 7 8 9

PERIODIC MEASUREMENT REPORTS HANDOVER REQUIRED HANDOVER REQUEST HANDOVER REQ ACK HANDOVER COMMAND INFORMATION INTEREXCHANGE HANDOVER COMPLETE CLEAR COMMAND PERIODIC MEASUREMENT REPORTS

(TMSI cct. Code) (HO Ref. No.) (HO Ref. No.)

New BSS ASSIGNS AIR-INTERFACE TRAFFIC CHANNEL

9 6NBSS

MS 5

1

oBSS 2

7

4 3 MSC

5

8

II. Sistim GPRS 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

Perbedaan GSM dgn GPRS

II.1. GPRS Architecture Network Diagram

Konfigurasi Sistim GPRS

Arsitektur Dasar Jaringan GPRS dalam GSMBSC Gb BTS BTSP C U

SGSN Gn

GGSN Gi PDN

Gf

Gr

Gc

Gs MS EIR&AUC VLR RAN NETWORK SGSN GGSN PDN Serving GPRS Suport Node GatewayGPRS Support Node Public Data Network DG R

MSC DATABASE

HLR CORE NETWORK

User Data and Signalling Signalling

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 Qs. 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/HSDPAEdgeUm Um BTS PCU BSC

PSTN Network

Edge TRX Node-B

GSM INFRASTRUCTUREMSCHLR/AuC EIR

Abis HSDPA

RNCHSDPA TRX

Iu IWU UMTS (WCDMA) Serving INFRASTRUCTURE GPRSSupport Node (SGSN) GPRS backbone network (IP based)

SS7 Network

GPRS INFRASTRUCTURE

Border Gateway (BG)

InternetGateway GPRS Support Node (GGSN)

InterPLMN network

Lawful Interception Gateway (LIG)