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[1] CHAPITRE I. EVOLUTION DES RESEAUX CELLULAIRES [1] [6] [7] [18] [11] Ce prem

[1] CHAPITRE I. EVOLUTION DES RESEAUX CELLULAIRES [1] [6] [7] [18] [11] Ce premier chapitre donnera un aperçu général des différentes évolutions des réseaux de télécommunications ou nous parlerons toutes les générations de téléphonie qui ont existé depuis la 1ère génération jusqu’à la 4ème génération dont sera le nœud. Avant tout, définissons quelques concepts liés à la téléphonie mobile tel que le système cellulaire, la qualité des services dans les réseaux télécoms, etc… I.1. SYSTEME CELLULAIRE Dans un système cellulaire, la région couverte est divisée en cellule, comme illustré à la figure I.1. Une cellule est de forme circulaire mais dépend en réalité de la topographie de la région qui est servie par l’antenne de la cellule. Pour plus de clarté, on peut les illustrer par des hexagones. Au centre d’une cellule on retrouve un ou un ensemble d’émetteurs récepteurs correspondant à une bande de fréquences. Figure I.1 : Présentation d’un système cellulaire [`7] La dimension d’une cellule est fonction de la puissance de son émetteur-récepteur. Si un émetteur-récepteur est très puissant, alors son champ d’action sera très vaste, mais sa bande de fréquence peut être rapidement saturée par des communications. Par contre, en utilisant des cellules plus petites, (émetteur-récepteur moins puissant) alors la même bande de fréquence pourra être réutilisée plus loin, ce qui augmente le nombre de communications possibles. Dans la conception d’un réseau cellulaire, il faut considérer les aspects suivants :  La topographie (bâtiments, collines, montagnes, etc.)  La densité de la population (ou de communications) pour établir la dimension de cellule.  Deux cellules adjacentes ne peuvent pas utiliser la même bande de fréquence afin d’éviter les interférences. [2]  La distance entre deux cellules ayant la même bande doit être de 2 à 3 fois le diamètre d’une cellule. La taille des cellules peut varier entre 0.5 et 35 km et dépend de la densité d’utilisateur et de la topographie. Les cellules sont regroupées en bloc (appelé motif ou cluster). Le nombre de cellules dans un bloc doit être déterminé de manière à ce que le bloc puisse être reproduit continuellement sur le territoire à couvrir. Typiquement, le nombre de cellules par bloc est de 4,7,12 ou 21. La forme et la dimension des blocs et le nombre de cellules est fonction du nombre de fréquences (canaux) disponibles. I.2. LES RESEAUX CELLULAIRES (MOBILES) I.2.1. La première génération de système cellulaire (1G) La première génération de systèmes cellulaires reposait sur un système de communications mobiles analogiques. Cette génération a bénéficié de deux inventions techniques majeures des années 1970  Le microprocesseur ;  Le transport numérique des données entre les téléphones mobiles et la station de base. Cette génération utilisait essentiellement les standards suivants : 1. AMPS (Advanced Mobile Phone System) Ce système a été lancé aux Etats-Unis, est un réseau analogique reposant sur la technologie FDMA (Frequency Division Multiple Access). 2. NMT (Nordic Mobile Telephone) Ce système a été essentiellement conçu dans les pays nordiques et utilisés dans d’autres parties de la planète. 3. TACS (Total Access Communication System) Ce système repose sur la technologie AMPS, a été fortement utilisé en Grande Bretagne. Les réseaux mobiles ont beaucoup évolué depuis leur apparition dans les années 1970 à nos jours. Cette première génération de réseaux cellulaires utilisant une technologie analogique a été remplacée dès l’apparition d’une seconde génération plus performante utilisant une technologie numérique que. Cette deuxième génération sera abordée dans le deuxième point. [3] I.2.2. La deuxième génération de système cellulaire (2G) La deuxième génération (2G) de systèmes cellulaires repose sur une technologie numérique développée à la fin des années 1980. Ces systèmes cellulaires utilisent une technologie numérique pour la liaison ainsi que pour le signal vocal. Ce système apporte une meilleure qualité ainsi qu’une plus grande capacité à moindre coût pour l’utilisateur. La deuxième génération de systèmes cellulaires(2G) utilise essentiellement les standards suivants : -GSM, GPRS et EDGE. I.2.2.1. Le Réseau GSM (Global System for Mobile Communication-2G) GSM est une norme élaborée au cours des années 80 et 90, et qui est toujours en évolution afin de définir les paramètres pour un réseau de communication cellulaire numérique. La norme GSM est utilisée pour les réseaux de communication sans fil à travers le monde. Cependant, en Amérique du Nord elle est en concurrence avec la norme IS-95 (CDMA). Il existe un réseau GSM au Canada et il est exploité par Microcell (FIDO). L’idée d’un système radio mobile basé sur une structure cellulaire a été élaborée au début des années 70, dans les laboratoires de Bell aux USA. Cependant, ce n’est qu’au cours des années 80 qu’on a vu l’implantation et l’exploitation commerciale de réseaux de téléphones cellulaires analogues. Chaque pays avait dû développer son propre réseau ce qui ne permettait pas à un abonné d’un pays d’utiliser son téléphone dans un autre. Cette situation était particulièrement critique en Europe où les passages d’un pays à l’autre sont fréquents. Parallèlement, le marché des équipements était limité, ce qui empêchait les économies d’échelles. Voyant la croissance des réseaux cellulaires, on anticipait à des problèmes de capacité. En 1982 le Groupe Spéciale Mobile fut créé afin d’élaborer une norme pour un réseau de communication mobile pan-européen répondant aux critères suivants :  Bonne qualité subjective de la voix ;  Baisse des coûts des équipements et des services ;  Passage d’un pays à l’autre sans interruption de service ;  Habilité pour supporter de nouveaux services ;  Utilisation efficace du spectre de fréquences ;  Compatibilité avec d’autres systèmes, dont RNIS. [4]  Architecture d’un Réseau GSM Un réseau GSM compte une (ou plusieurs) station de base par cellule. La station mobile choisit la cellule selon la puissance du signal. Une communication en cours peut passer d’une cellule à l’autre permettant ainsi la mobilité des utilisateurs. La figure I.2. Illustre l’architecture de GSM, on peut diviser le réseau en sous-ensembles : 1. Le sous-système radio : Base Station Subsystem (BSS) 2. Le sous-système réseau : Network Subsystem (NSS) 3. Le sous-système des opérations : Operation Subsystem (OSS) Figure I.2 : Architecture du réseau GSM [18] 1. Le Sous-Système Radio (Bss : Base Station Subsystem) Le BSS assure la transmission radioélectrique entre et avec le mobile, gère la ressource radio et permet la mobilité du mobile. Il est composé des équipements suivants :  Station Mobile (Ms : Mobile Station) La station mobile est composée d’une part du terminal mobile, et d’autre part du module d’identité d’abonné (SIM – Subscriber Indentity Module). Le terminal mobile est l’appareil utilisé par l’abonné. Différents types de terminal sont prescrits par la norme en fonction de leur application (fixé dans une voiture, portatif) et de leur puissance (de 0.8W à 20W). [5] Chaque terminal mobile est identifié par un code unique IMEI (International Mobile Equipment Identity). Ce code est vérifié à chaque utilisation et permet la détection et l’interdiction des terminaux volés. La SIM est une carte à puces qui contient dans sa mémoire le code IMSI (International Mobile Subscriber Indentity) qui identifie l’abonné de même que les renseignements relatifs à l’abonnement (services auxquels l’abonné a droit). Cette carte peut être utilisée sur plusieurs appareils. Il est à noter que l’usager ne connaît pas son IMSI mais il peut protéger sa carte à puces à l’aide d’un numéro d’identification personnel à 4 chiffres  La station de base (BTS : Base Transceiver Station) Consiste en un ou un ensemble d’émetteurs-récepteurs et leur antenne. Généralement, une BTS est associée à une cellule et est située au centre de celle-ci. La communication entre la station mobile et la station de base est réalisée par l’interface Um, appelé aussi interface air ou lien radio.  Le contrôleur de station de base (BSC : Base Station Controler) Dont le rôle est de gérer les ressources radio (configuration des canaux, transfert intercellulaire) d’une ou plusieurs stations de base (BTS), en plus d’établir le lien physique (via l’interface A) entre les BTS et le commutateur de service mobile (MSC - Mobile Switching Center), que nous verrons dans la section suivante. 2. Le sous-système réseau (NSS : Network SubSystem) Le rôle principal de ce sous-système est de gérer les communications entre les abonnés et les autres usagers qui peuvent être d’autres abonnés, des usagers sur le réseau RNIS ou des usagers de réseaux téléphoniques fixes. Il comprend : le commutateur de service mobile, le commutateur d’entrée de service mobile, le registre des abonnés locaux, le registre des abonnés visteurs.  Le commutateur de service mobile (MSC : Mobile Switching Center) Cet élément peut être considéré comme le cœur d’un système cellulaire puisqu’il fait la gestion des appels et de tout ce qui est lié à l’identité des abonnés, à leur enregistrement et à leur localisation. Le MSC agit en somme comme un nœud d’un réseau commuté.  Le commutateur d’entrée de service mobile (GMSC : Gateway MSC) Ce commutateur est l’interface entre le réseau cellulaire et le réseau téléphonique publique. Le GMSC est chargé d’acheminer les appels du réseau fixe à un usager GSM. [6]  Le uploads/Ingenierie_Lourd/ chapitre-i-memoire.pdf