HLR et VLR en GSM : définition, rôles et différences

HLR et VLR en GSM : définition, rôles et différences

Dans l’architecture GSM, les entités HLR (Home Location Register) et VLR (Visitor Location Register) jouent un rôle fondamental dans la gestion des abonnés mobiles, leur mobilité et l’établissement des appels. Ces bases de données centralisent et distribuent les informations nécessaires à l’identification, à la localisation et à l’autorisation des utilisateurs sur le réseau mobile. Comprendre leur fonctionnement respectif ainsi que leur interaction est essentiel pour analyser les processus de signalisation et d’authentification dans les réseaux 2G.

Définition et rôle du HLR

Le HLR est la base de données centrale du réseau d’un opérateur mobile. Il contient les informations permanentes des abonnés qui sont inscrits sur ce réseau. Chaque utilisateur est associé à un seul HLR, peu importe sa localisation géographique sur le réseau.

• Identité IMSI (International Mobile Subscriber Identity) : numéro unique pour identifier l’abonné.
• MSISDN : numéro de téléphone attribué à l’abonné.
• Profil d’abonnement : informations sur les services autorisés (voix, SMS, données, etc.).
• Données de localisation : lien vers le VLR où se trouve actuellement l’abonné.
• Clés de chiffrement et paramètres d’authentification : utilisés pour sécuriser l’accès au réseau.

Définition et rôle du VLR

Le VLR est une base de données temporaire, associée à chaque MSC (Mobile Switching Center). Elle stocke les informations des abonnés actuellement présents dans la zone gérée par ce MSC, qu’ils soient natifs ou visiteurs. Contrairement au HLR, le VLR n’a qu’un rôle transitoire et n’est pas permanent.

• Cache local des informations d’abonnés : évite les requêtes fréquentes vers le HLR.
• Données de localisation précises : zone LAI (Location Area Identity) actuelle de l’abonné.
• État de l’abonné : en veille, actif, en communication, etc.
• Paramètres temporaires : TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) pour renforcer la confidentialité.

Comparaison HLR vs VLR

Interaction entre HLR et VLR

Lorsqu’un abonné entre dans une nouvelle zone couverte par un autre VLR, ce dernier contacte le HLR associé à l’abonné pour obtenir les données nécessaires. Ce processus s’appelle la mise à jour de localisation. Une fois les données récupérées, le VLR enregistre temporairement les informations de l’abonné et notifie le HLR de sa nouvelle position.

1. Le mobile envoie un message de mise à jour de localisation (LU) vers le VLR.
2. Le VLR demande les informations au HLR.
3. Le HLR enregistre la nouvelle position (VLR ID) de l’abonné.
4. Le HLR envoie les données d’abonné au VLR (profil, services, clé d’authentification).
5. Le VLR confirme la mise à jour au mobile via le MSC.

Fonction d’authentification et confidentialité

Le HLR contient les algorithmes d’authentification (comme A3, A8) ainsi que les clés nécessaires pour générer les vecteurs d’authentification. Lorsque le mobile se connecte, le VLR demande un vecteur au HLR pour vérifier l’identité de l’utilisateur. Une fois reçu, le VLR compare la réponse de l’abonné avec la valeur attendue. S’ils correspondent, l’accès au réseau est accordé.

La confidentialité est assurée par le TMSI, attribué par le VLR, qui remplace l’IMSI lors des échanges radio. Cela réduit les risques d’interception ou d’identification directe sur les interfaces radio.

Cas d’usage concret

Un utilisateur français se rend en Espagne. Lorsqu’il allume son téléphone, ce dernier se connecte à un MSC espagnol associé à un VLR local. Le VLR, n’ayant pas encore les données de l’utilisateur, contacte le HLR de l’opérateur français. Le HLR transmet le profil de l’abonné, les services disponibles et les paramètres d’authentification. Le VLR stocke ces données temporairement et gère les appels et les SMS pendant toute la durée du séjour de l’utilisateur.

Rôle dans l’établissement d’un appel

Lorsqu’un appel entrant est destiné à un abonné mobile, le réseau utilise les informations du HLR pour déterminer la localisation actuelle de l’abonné. Le HLR interroge le VLR référent pour obtenir un identifiant temporaire d’acheminement, appelé MSRN (Mobile Station Roaming Number). Ce MSRN permet de router l’appel vers le MSC où se trouve actuellement le mobile.

Différence entre mise à jour de localisation et enregistrement

Il est important de distinguer deux concepts :

• Enregistrement initial : lorsqu’un mobile se connecte au réseau après une extinction ou une mise hors couverture, le VLR enregistre l’abonné et initie une authentification.
• Mise à jour de localisation : déclenchée quand l’abonné change de zone VLR, nécessitant un échange avec le HLR pour transférer les données.

Les deux processus impliquent une interaction HLR-VLR mais diffèrent par leur fréquence et leur contexte d’activation.

Conclusion

Le HLR et le VLR sont deux entités complémentaires qui assurent la continuité de service et la gestion dynamique des abonnés dans un réseau GSM. Leur coordination permet à un utilisateur d’être authentifié, localisé et accessible en tout lieu couvert par le réseau. En comprenant leurs rôles respectifs, on saisit mieux les enjeux de la mobilité, de l’itinérance et de la sécurité dans les télécommunications mobiles.

Pour approfondir la logique d’établissement d’appels dans les réseaux mobiles, découvrez également le rôle du MSC et son interaction avec les autres éléments du cœur de réseau.