La téléphonie mobile a progressivement
évolué des réseaux 1G analogiques et non cellulaires vers
les réseaux 2G numériques et cellulaires, dont la mise en place
s'est accélérée dans les années 90 grâce
à des décisions communes établies par le groupe GSM.
De réseau de transmission de services voix, un cadre
technique s'est mis en place pour proposer aussi le transfert de données
à des débits plus importants grâce à une gestion
différente, par paquets, des informations échangées.
La première génération de
téléphonie mobile (notée 1G) possédait un
fonctionnement analogique et était constituée d'appareils
relativement volumineux. Il s'agissait principalement des standards suivants
:
La seconde génération de réseaux mobiles
(notée 2G) a marqué une rupture avec la première
génération de téléphones cellulaires grâce au
passage de l'analogique vers le numérique.
Les principaux standards de téléphonie mobile 2G
et 2G+ sont les suivants : []
· GSM (Global System for Mobile
communications), le standard le plus utilisé en Europe à la fin
du XXe siècle, supporté aux Etats-Unis. Ce standard utilise les
bandes de fréquences 900 MHz et 1800 MHz en Europe. Aux Etats-Unis par
contre, la bande de fréquence utilisée est la bande 1900 MHz.
Ainsi, on appelle tri-bande, les téléphones portables pouvant
fonctionner en Europe et aux Etats-Unis.
[1]
http://www.commentcamarche.net/contents/telephonie-mobile/reseaux-mobiles.php3
· CDMA (Code Division Multiple Access),
utilisant une technique d'étalement de spectre permettant de diffuser un
signal radio sur une grande gamme de fréquences.
· TDMA (Time Division Multiple Access),
utilisant une technique de découpage temporel des canaux de
communication, afin d'augmenter le volume de données transmis
simultanément. La technologie TDMA est principalement utilisée
sur le continent américain, en Nouvelle Zélande et en Asie
Pacifique.
· GPRS (General Packet Radio
Service) est une norme pour la téléphonie mobile
dérivée du GSM permettant un débit de données plus
élevé. On le qualifie souvent de 2,5G. Le G est
l'abréviation de génération et le 2,5 indique que
c'est une technologie à mi-chemin entre le GSM (2e
génération) et l'UMTS (3e génération).
[2]
· EDGE (Enhanced Data Rates for GPRS
Evolution) est une norme de téléphonie mobile, une
évolution du GPRS.
Nous présenterons les principales technologies 2G (GSM)
et 2G+ (GPRS et EDGE).
a. GSM
· Présentation du standard
GSM
Le réseau GSM (Global System for Mobile
communications) constitue au début du 21ème siècle le
standard de téléphonie mobile le plus utilisé en Europe.
Il s'agit d'un standard de téléphonie dit << de seconde
génération >> (2G) car, contrairement à la
première génération de téléphones
portables,
les communications fonctionnent selon un mode entièrement
numérique.
Baptisé << Groupe Spécial Mobile >>
à l'origine de sa normalisation en 1982, il est devenu une norme
internationale nommée << Global System for Mobile communications
>> en 1991.
En Europe, le standard GSM utilise les bandes de
fréquences 900 MHz et 1800 MHz. Aux Etats-Unis par contre, la bande de
fréquence utilisée est la bande 1900 MHz. Ainsi, on qualifie de
tri-bande (parfois noté tribande), les téléphones
portables pouvant fonctionner en Europe et aux Etats-Unis et de bi-bande ceux
fonctionnant uniquement en Europe.
La norme GSM autorise un débit maximal de 9,6 kbps, ce
qui permet de transmettre la voix ainsi que des données
numériques de faible volume, par exemple des messages textes (SMS, pour
Short Message Service) ou des messages multimédias (MMS, pour Multimedia
Message Service).
[2]
http://fr.wikipedia.org/wiki/General_Packet_Radio_Service
· Architecture du réseau
GSM
Dans un réseau GSM, le terminal de l'utilisateur est
appelé station mobile. Une station mobile est composée d'une
carte SIM (Subscriber Identity Module), permettant d'identifier l'usager de
façon unique et d'un terminal mobile, c'est-à-dire l'appareil de
l'usager (la plupart du temps un téléphone portable).
Les terminaux (appareils) sont identifiés par un
numéro d'identification unique de 15 chiffres appelé IMEI
(International Mobile Equipment Identity). Chaque carte SIM possède
également un numéro d'identification unique (et secret)
appelé IMSI (International Mobile Subscriber Identity). Ce code peut
être protégé à l'aide d'une clé de 4 chiffres
appelés code PIN.
La carte SIM permet ainsi d'identifier chaque utilisateur,
indépendamment du terminal utilisé lors de la communication avec
une station de base. La communication entre une station mobile et la station de
base se fait par l'intermédiaire d'un lien radio,
généralement appelé interface air (ou plus rarement
interface Um).
Figure 1: architecture réseau GSM
L'ensemble des stations de base d'un réseau cellulaire
est relié à un contrôleur de stations (en anglais Base
Station Controller, noté BSC), chargé de gérer la
répartition des ressources.
L'ensemble constitué par le contrôleur de station
et les stations de base connectées constituent le sous-système
radio (en anglais BSS pour Base Station Subsystem).
Enfin, les contrôleurs de stations sont eux-mêmes
reliés physiquement au centre de commutation du service mobile (en
anglais MSC pour Mobile Switching Center), géré par
l'opérateur téléphonique, qui les relie au réseau
téléphonique public et à internet. Le MSC appartient
à un ensemble appelé sous-système réseau (en
anglais NSS pour Network Station Subsystem), chargé de gérer les
identités des utilisateurs, leur localisation et l'établissement
de la communication avec les autres abonnés.
Le réseau cellulaire ainsi formé est prévu
pour supporter la mobilité grâce à la gestion du handover,
c'est-à-dire le passage d'une cellule à une autre.
Enfin, les réseaux GSM supportent également la
notion d'itinérance (en anglais roaming), c'està-dire le passage
du réseau d'un opérateur à un autre. [3]
b. GPRS
· Présentation du standard
GPRS
Le standard GPRS (General Packet Radio
Service) est une évolution de la norme GSM, ce qui lui vaut parfois
l'appellation GSM++ (ou GMS 2+). Etant donné qu'il s'agit d'une norme de
téléphonie de seconde génération permettant de
faire la transition vers la troisième génération (3G), on
parle généralement de 2.5G pour classifier le standard GPRS.
[4]
Le GPRS permet d'étendre l'architecture du standard
GSM, afin d'autoriser le transfert de données par paquets, avec des
débits théoriques maximums de l'ordre de 171,2 kbit/s (en
pratique jusqu'à 114 kbit/s). Grâce au mode de transfert par
paquets, les transmissions de données n'utilisent le réseau que
lorsque c'est nécessaire. Le standard GPRS permet donc de facturer
l'utilisateur au volume échangé plutôt qu'à la
durée de connexion, ce qui signifie notamment qu'il peut rester
connecté sans surcoût.
Ainsi, le standard GPRS utilise l'architecture du
réseau GSM pour le transport de la voix, et propose d'accéder
à des réseaux de données (notamment internet) utilisant le
protocole IP ou le protocole X.25.
Le GPRS permet de nouveaux usages que ne permettait pas la norme
GSM, généralement catégorisés par les classes de
services suivants :
· Services point à point (PTP), c'est-à-dire
la capacité à se connecter en mode clientserveur à une
machine d'un réseau IP,
· Services point à multipoint (PTMP),
c'est-à-dire l'aptitude à envoyer un paquet à un groupe de
destinataires (Multicast).
· Services de messages courts (SMS)
· La notion de Qualité de Service (noté QoS
pour Quality of Service), c'est-à-dire la capacité à
adapter le service aux besoins d'une application
[3]
http://www.commentcamarche.net/contents/telephonie-mobile/gsm.php3
· Architecture GPRS
L'intégration du GPRS dans une architecture GSM
nécessite l'adjonction de nouveaux noeuds réseau appelés
GSN (GPRS support nodes) situés sur un réseau
fédérateur (back one) :
· le SGSN (Serving GPRS Support Node, soit en
français Noeud de support GPRS de service), routeur permettant de
gérer les coordonnées des terminaux de la zone et de
réaliser l'interface de transit des paquets avec la passerelle GGSN.
· le GGSN (Gateway GPRS Support Node, soit en
français Noeud de support GPRS passerelle), passerelle
s'interfaçant avec les autres réseaux de données
(internet). Le GGSN est notamment chargé de fournir une adresse IP aux
terminaux mobiles pendant toute la durée de la connexion
[4].
c. EDGE
· Présentation du standard
EDGE
Le standard EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution.) est
une évolution de la norme GSM, modifiant le type de modulation. Tout
comme la norme GPRS, le standard EDGE est utilisé comme transition vers
la troisième génération de téléphonie mobile
(3G). On parle ainsi de 2.75G pour désigner le standard EDGE.
EDGE utilise une modulation différente de la modulation
utilisée par GSM (EDGE utilise la modulation 8-PSK), ce qui implique une
modification des stations de base et des terminaux mobiles.
L'EDGE permet ainsi de multiplier par un facteur 3 le
débit des données avec une couverture plus réduite. Dans
la théorie EDGE permet d'atteindre des débits allant
jusqu'à 384 kbit/s pour les stations fixes (piétons et
véhicules lents) et jusqu'à 144 kbit/s pour les stations mobiles
(véhicules rapides) [5].
