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COURS : TELEPHONIE SANS FIL CHAPITRE 1 : INTRODUCTION 1.1. GROUPE SPÉCIALE MOBI

COURS : TELEPHONIE SANS FIL CHAPITRE 1 : INTRODUCTION 1.1. GROUPE SPÉCIALE MOBILE (GSM : GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION) Lorsque l'acronyme GSM a été utilisé pour la première fois en 1982, il signifiait Groupe Spéciale Mobile, un comité sous l'égide de la Conférence Européenne des Postes et Télécommunications (CEPT), l'organisation européenne de normalisation. La tâche du GSM était de définir une nouvelle norme pour les communications mobiles dans la gamme 900 Mhz. Il a été décidé d'utiliser la technologie numérique. Au fil du temps, la CEPT s'est transformée en une nouvelle organisation, l'Institut Européen de Normalisation des Télécommunications (European Telecommunications Standard Institute (ETSI)). Cela n'a cependant pas changé la tâche du GSM. Le but du GSM était de remplacer les technologies purement nationales, déjà surchargées et donc coûteuses des pays membres par une norme internationale. En 1991, les premiers systèmes GSM étaient prêts à être mis en service soi-disant convivial. La signification de l'acronyme GSM a été modifiée la même année pour devenir Global System for Mobile Communications. L'année 1991 a également vu la définition du premier dérivé du GSM, le Digital Cellular System 1800 (DCS 1800), qui traduit plus ou moins le système GSM dans la gamme de fréquences de 1800 MHz. En 1992, de nombreux pays européens avaient des réseaux opérationnels et le GSM a commencé à susciter l'intérêt du monde entier. Le temps a apporté des progrès technologiques substantiels au matériel GSM. Le GSM s'est révélé être un succès commercial majeur pour les fabricants de systèmes ainsi que pour les opérateurs de réseaux. Les facteurs suivants ont largement contribué au succès du GSM :  La libéralisation du monopole des télécommunications en Europe au cours des années 90 et la concurrence qui en résulte, qui conduisent par conséquent à des prix plus bas et plus de « marché »;  La base de connaissances et l'approche professionnelle au sein du Groupe Speciale Mobile, ainsi que la coopération active de l'industrie;  Le manque de concurrence : par exemple, aux États-Unis et au Japon, les normes de concurrence pour les services mobiles n'ont commencé à être définies qu'après que le GSM était déjà bien établi. 1.1.1. L'architecture système du GSM : un réseau de cellules Comme tous les réseaux mobiles modernes, le GSM utilise une structure cellulaire comme l'illustre la Figure 1.1. L'idée de base d'un réseau cellulaire est de partitionner la gamme de fréquences disponible, de n'attribuer que des parties de ce spectre de fréquences à n'importe quelle station émettrice-réceptrice de base, et de réduire la portée d'une station de base afin de réutiliser les fréquences qui sont peu nombreuses aussi souvent que possible. L'un des principaux objectifs de la planification du réseau est de réduire les interférences entre les différentes stations de base. 1 Quiconque commence à réfléchir à des alternatives possibles doit se rappeler que les réseaux mobiles actuels fonctionnent dans des gammes de fréquences où l'atténuation est importante. En particulier, pour les stations mobiles à faible émission de puissance, seules de petites distances (moins de 5 km) jusqu'à une station de base sont réalisables. Outre l'avantage de la réutilisation des fréquences, un réseau cellulaire présente également les inconvénients suivants :  Un nombre croissant de stations de base augmente le coût des infrastructures et des lignes d'accès.  Tous les réseaux cellulaires exigent, à mesure que ma station mobile se déplace, un appel actif soit transféré d'une cellule à une autre, un processus appelé transfert intercellulaire.  Le réseau doit être tenu informé de l'emplacement approximatif de la station mobile, même sans appel en cours, pour pouvoir délivrer un appel entrant à cette station mobile.  Les deuxième et troisième éléments nécessitent une communication étendue entre la station mobile et le réseau, ainsi qu'entre les différents éléments du réseau. Cette communication est appelée signalisation et va bien au-delà de l'étendue de la signalisation utilisée par les réseaux fixes. L'extension des communications nécessite qu'un réseau cellulaire soit de structure modulaire ou hiérarchique. Un seul ordinateur central ne pouvait ni traiter la quantité d'informations impliquées. Figure 1.1 : La couverture radio d'une zone par des cellules individuelles 2 1.1.2. Un aperçu des sous-systèmes GSM Un réseau GSM comprend plusieurs éléments : la station mobile (Mobile Station : MS), le module d'identitification d'abonné (Subscriber Identity Module : SIM), la station émettrice-réceptrice de base (Base Transceiver Station : BTS), le contrôleur de station de base (Base Station Controller : BSC), l'unité de transcodage du débit et d'adaptation (Transcoding Rate and Adaptation Unit : TRAU), le centre des services mobiles de commutation (Mobile Services Switching Center : MSC), le registre de localisation des résidents (Home Location Register : HLR), le registre de localisation des visiteurs (Visitor Location Register : VLR) et le registre d'identification d'équipement (Equipment Identity Register : EIR). Ensemble, ils forment un réseau mobile terrestre public (Public Land Mobile Network : PLMN). La Figure 1.2 donne un aperçu des sous-systèmes GSM. Figure 1.2 : L'architecture d'un PLMN 1.1.2.1. Station mobile GSM-PLMN contient autant de MS que possible, disponibles dans différents styles et classes de puissance. En particulier, les stations portatives et portables doivent être distinguées. 1.1.2.2. Module d'identitification de l'abonné Le GSM distingue l'identité de l'abonné de celle de l'équipement mobile. La SIM détermine le numéro d'annuaire et d’appels facturés pour un abonné. La SIM est une 3 base de données côté utilisateur. Physiquement, il consiste en une puce que l'utilisateur doit insérer dans le téléphone GSM avant de pouvoir être utilisé. Pour faciliter sa manipulation, la SIM a le format d'une carte de crédit ou est insérée comme une carte SIM enfichable. La carte SIM communique directement avec le VLR et indirectement avec le HLR. 1.1.2.3. Station d'émetteur-récepteur de base Un grand nombre de BTS s'occupent des tâches liées à la radio et assurent la connectivité entre le réseau et la station mobile via l'interface Air. 1.1.2.4. Contrôleur de station de base Les BTS d'une zone (par exemple, la taille d'une ville de taille moyenne) sont connectés au BSC via une interface appelée interface Abis. Le BSC s'occupe de toutes les fonctions centrales et du contrôle du sous-système, appelé sous-système de station de base (BSS). Le BSS comprend le BSC lui-même et les BTS connectés. 1.1.2.5. Unité de transcodage du débit et d’adaptation L'un des aspects les plus importants d'un réseau mobile est l'efficacité avec laquelle il utilise les ressources de fréquences disponibles. L'efficacité concerne le nombre d'appels pouvant être effectués en utilisant une certaine bande passante, ce qui se traduit à son tour par la nécessité de compresser les données, au moins via l'interface Air. Dans un système GSM, la compression des données est effectuée à la fois dans la MS et dans la TRAU. Du point de vue de l'architecture, le TRAU fait partie du BSS. Une représentation graphique appropriée du TRAU est une boîte noire ou, plus symboliquement, une pince. 1.1.2.6. Centre des services mobiles de commutation Un grand nombre de BSC sont connectés au MSC via l'interface A. Le MSC est très similaire à un central téléphonique numérique ordinaire et est accessible par des réseaux externes exactement de la même manière. Les tâches principales d'un MSC sont l'acheminement des appels entrants et sortants et l'attribution des canaux utilisateur sur l'interface A. 1.1.2.7. Registre de localisation des résidents Le MSC n'est qu'un sous-centre d'un réseau GSM. Un autre sous-centre est le HLR, un référentiel qui stocke les données d'un grand nombre d'abonnés. Un HLR peut être 4 considéré comme une grande base de données qui gère les données de centaines de milliers d'abonnés. Chaque PLMN nécessite au moins un HLR. 1.1.2.8. Registre de localisation des visiteurs Le VLR a été conçu pour que le HLR ne soit pas surchargé de demandes de renseignements sur ses abonnés. Comme le HLR, un VLR contient des données d'abonnés, mais seulement une partie des données contenue dans le HLR et seulement pendant que l'abonné se déplace dans la zone dont le VLR est responsable. Lorsque l'abonné quitte la zone VLR, le HLR demande la suppression des données relatives à un abonné du VLR. La zone géographique du VLR comprend la superficie totale couverte par les BTS qui sont liés aux MSC pour lesquels le VLR fournit ses services. 1.1.2.9. Registre d’identification d’équipement Le vol de téléphones mobiles GSM semble attractif, car les identités des abonnés et de leur équipement mobile sont distinctes. L'équipement volé peut être réutilisé simplement en utilisant n'importe quelle carte SIM valide. L'interdiction d'un abonné par l'opérateur n'interdit pas l'équipement mobile. Pour éviter ce type d'utilisation abusive, chaque équipement terminal GSM contient un identifiant unique, l'identité internationale d'équipement mobile (International Mobile Equipment Identity : IMEI). Il relève de la responsabilité d'un opérateur de réseau d'équiper le PLNM d'une base de données supplémentaire, l'EIR, dans laquelle les équipements volés sont enregistrés et peuvent ainsi être utilisés pour interdire les appels frauduleux et même, en théorie, pour traquer un voleur (en analyse des données SIM associées). 1.2. SIGNALISATION L'accent principal est mis sur la signalisation entre les différents éléments du réseau GSM. La question se uploads/Management/ cours-telephonie-sans-fil-fr.pdf