Canaux BCH, CCCH et DCCH dans le GSM : définitions et fonctions

Canaux BCH, CCCH et DCCH dans le GSM : définitions et fonctions

Dans une architecture GSM, les canaux logiques sont classifiés selon leur fonction dans le transfert des données de signalisation ou de trafic. Parmi eux, les canaux BCH (Broadcast Control Channels), CCCH (Common Control Channels) et DCCH (Dedicated Control Channels) jouent un rôle fondamental dans l’établissement, la gestion et la maintenance des communications mobiles. Leur distinction repose sur la nature de l’information transmise, le mode d’allocation et l’étape du cycle de communication dans laquelle ils interviennent.

Définition et classification des canaux logiques

Le système GSM organise les ressources radio en canaux physiques et logiques. Les canaux physiques sont les time slots définis sur une porteuse, tandis que les canaux logiques regroupent des fonctions spécifiques. Ces derniers sont classés en :

• Canaux de diffusion (BCH) : assurent la transmission d’informations générales sur le réseau.
• Canaux de contrôle communs (CCCH) : utilisés pour l’accès initial et les procédures d’appel.
• Canaux de contrôle dédiés (DCCH) : gèrent les échanges spécifiques à un mobile identifié.

1. Canaux BCH (Broadcast Control Channels)

Les canaux BCH sont des canaux de signalisation descendante uniquement, utilisés par la station de base (BTS) pour informer tous les mobiles présents dans sa cellule. Ces canaux sont essentiels pour la synchronisation et la configuration initiale du terminal mobile. Ils incluent trois sous-types :

Le rôle combiné des FCCH et SCH permet au mobile de s’aligner précisément sur le système temporel et fréquentiel de la cellule, avant même d’entamer toute procédure d’accès ou de communication.

2. Canaux CCCH (Common Control Channels)

Les canaux CCCH sont utilisés pour l’échange de messages entre le réseau et tout terminal souhaitant initier ou recevoir une communication. Ils sont bidirectionnels, bien que certains soient uniquement en liaison descendante ou montante. Ils comprennent :

• PCH (Paging Channel) : canal de pagination utilisé pour informer un mobile d’un appel entrant ou d’un SMS.
• RACH (Random Access Channel) : canal montant utilisé par le mobile pour demander l’accès au réseau.
• AGCH (Access Grant Channel) : canal descendant pour répondre aux requêtes RACH et assigner un canal dédié.

La procédure typique d’établissement d’appel côté mobile utilise le RACH pour demander l’accès, puis reçoit un AGCH contenant les informations de configuration d’un DCCH pour continuer l’échange.

3. Canaux DCCH (Dedicated Control Channels)

Les DCCH sont attribués à un mobile spécifique après qu’une communication est établie ou en cours de configuration. Ils permettent un dialogue bidirectionnel avec le réseau sur des aspects tels que l’établissement d’appel, le chiffrement ou l’authentification. Les principaux types sont :

• SACCH (Slow Associated Control Channel) : associé à un canal de trafic ou à un canal de signalisation, il transporte des informations périodiques comme les mesures radio ou la puissance.
• FACCH (Fast Associated Control Channel) : transporte les messages urgents comme le handover, parfois en remplaçant temporairement un canal de trafic.
• SDCCH (Standalone Dedicated Control Channel) : utilisé avant l’allocation d’un canal de trafic pour des procédures comme l’authentification, l’enregistrement ou l’établissement d’appel.

Un exemple concret illustrant l’usage des DCCH est la procédure d’enregistrement (location update) : le mobile utilise d’abord un RACH, reçoit un AGCH, se voit attribuer un SDCCH pour effectuer l’échange complet d’informations de localisation avec le MSC/VLR, avant libération ou réaffectation des ressources.

Comparaison synthétique des trois types

La table suivante résume les différences majeures entre les canaux BCH, CCCH et DCCH :

Intégration fonctionnelle dans l’architecture GSM

Ces canaux sont implémentés sur des time slots spécifiques de la trame GSM. En général, la BTS alloue le time slot 0 pour la transmission des canaux BCH et CCCH. Les SDCCH peuvent occuper le slot 1 ou être multiplexés en sous-canaux selon la configuration cellulaire. La gestion efficace de ces canaux est cruciale pour optimiser l’usage radio et minimiser les délais d’accès au réseau.

Les performances de signalisation, en particulier en environnement dense, dépendent directement de la disponibilité et de la configuration de ces canaux logiques. Une saturation du RACH peut provoquer un blocage d’accès, tandis qu’une mauvaise allocation des SDCCH entraîne des délais dans les procédures d’appel ou d’enregistrement.

Enfin, le dimensionnement correct des blocs CCCH et DCCH est essentiel pour garantir la qualité de service, en particulier dans des cellules à forte densité de trafic ou en zone de forte mobilité.

Conclusion

Les canaux BCH, CCCH et DCCH forment l’ossature de la signalisation GSM. Ils assurent un enchaînement structuré et efficace entre la synchronisation initiale du mobile, son accès au réseau, et la gestion détaillée de ses sessions de communication. Maîtriser leur fonctionnement permet non seulement d’optimiser les performances radio mais aussi d’anticiper les comportements en cas de congestion ou de surcharge.

Pour mieux comprendre comment ces canaux interagissent avec le plan de mobilité, il est pertinent de s’intéresser aux procédures d’authentification et de handover dans le GSM.