Analyse des résultats du réseau GSM : Quelles découvertes clés ?

Les résultats du réseau GSM révèlent des normes de communication mobile qui ont transformé l’industrie depuis 1982. Cette étude met en lumière les défis du déploiement et l’optimisation des ressources, essentiels pour répondre à la demande croissante des utilisateurs en matière de qualité de service.

La deuxième génération 2G ou GSM

Historiques

En 1982, la Conférence Européenne des administrations des Postes et Télécommunications (CEPT) a créé le Groupe Spécial Mobile, également appelé GSM, pour élaborer les normes de communication mobile numérique pour l’Europe. Ces normes ont été établies dans la bande de fréquence de 890 à 915 MHz pour l’émission à partir de stations mobiles et de 935 à 960 MHz pour l’émission à partir de station fixe. Avant cela,

En 1987, le groupe GSM a décidé des choix technologiques pour les télécommunications mobiles, y compris la transmission numérique avec multiplexage temporel à bande moyenne ainsi que le chiffrement des informations. En 1991, la première communication expérimentale via GSM a eu lieu. Le sigle GSM a également été modifié pour signifier « Global System for Mobile communication » et les spécifications sont modifiées pour des systèmes opérant dans la bande de fréquence de 1800 MHz.

En Belgique, le premier réseau GSM a été lancé en 1994 par Proximus. [3]

Le réseau radio mobile GSM

• • • 1. Généralités

Le GSM est une norme de communication sans fil de deuxième génération pour les services de téléphonie mobile. Cette technologie permet la transmission de la voix, du texte court, de message multimédia (MMS) et l’accès à internet via la technologie WAP. La norme GSM assure également l’authentification des utilisateurs et le chiffrement de communication. Cette norme est très répandue dans le monde. Le 2G est une norme de communication plus performante qui a remplacé le système peu fiable de la première génération.

• • • 1. Architecture du GSM

Le réseau GSM a pour premier rôle de permettre des communications entre abonnés mobiles et abonnés du réseau téléphonique commuté ou RTC.

Un réseau GSM est constitué de trois sous-systèmes :

• • • • • BSS : Le sous-système Radio
        • NSS : Le sous-système Réseau ou sous-système d’acheminement
        • OSS : Le sous-système d’opération

La figure 1.04 illustre l’architecture générale du réseau GSM, incluant les trois sous-systèmes, ainsi que les différentes connexions entre eux et les connexions au sein de chaque sous-système.

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Figure 1.04 : Architecture d’un réseau GSM [4]

1. Sous-système radio BSS

Le sous-système radio est l’ensemble constitué par une ou plusieurs stations de base BTS et le contrôleur de station de base BSC.

Il regroupe tous les éléments concernés par la transmission sur l’interface air :

• • • 1. MS ou terminal d’abonné : le système de téléphonie mobile GSM utilise une carte à puce appelée SIM pour stocker les informations d’abonnement de l’utilisateur.
      2. BTS ou Station de base : c’est un ensemble d’émetteurs-récepteurs appelés TRX. Ils constituent les points d’accès au réseau et ont en charge l’accès radio des mobiles dans leur zone de couverture. Cela comprend les opérations telles que la modulation, la démodulation, le codage correcteur d’erreurs et la diffusion d’informations sur cellule.
      3. BSC ou Contrôleurs de station de base : le BSC gère les canaux radio et contrôle l’admission des appels, les transferts intercellulaires, ainsi que la puissance de transmission. Il supervise également l’activation et la désactivation des canaux et agit comme un point central pour plusieurs BTS.

1. Le sous-système réseau NSS

Le sous-système réseau ou encore sous-système d’acheminement ou NSS (pour Network SubSystem) appelé couramment réseau fixe, le NSS inclut toutes les actions requises pour établir des appels et permettre la mobilité. C’est aussi dans le NSS que toutes les informations relatives aux abonnés sont gérées et stockées.

Le NSS est composé des services suivants :

• • • 1. MSC, qui est un commutateur de circuit numérique utilisé pour interconnecter les réseaux mobiles GSM avec les réseaux téléphoniques classiques (RTCP). Le MSC gère plusieurs fonctions telles que la localisation, l’itinérance et le transfert d’appel des mobiles, ainsi que les fonctions de taxation. Certains MSC, appelés Gateway MSC, possèdent également une passerelle d’accès vers d’autres réseaux mobiles ou fixes, et sont en charge des appels entre mobiles et téléphonies fixes.
      2. HLR est la base de données centrale utilisée dans les réseaux GSM. Cette base de données contient des informations des abonnés autorisés à utiliser le réseau GSM. Il est utilisé par d’autres bases de données locales (VLR) pour identifier un abonné et pour s’assurer que les données sont cohérentes sur l’ensemble du réseau.
      3. VLR est une base de données provisoire qui stocke des informations sur tous les mobiles (MS) gérés par le MSC associé, y compris leur zone de localisation. Il échange des données avec le HLR du client afin d’obtenir les informations nécessaires pour exécuter les traitements requis pour cet utilisateur.
      4. L’AUC est une base de données sécurisée qui stocke une copie de la clé privée enregistrée sur la carte SIM de chaque abonné, laquelle est employée à la fois pour l’authentification de l’abonné et pour le chiffrement des données transmises.
      5. L’EIR est un répertoire d’identification de l’équipement qui contient une liste exhaustive des codes IMEI de tous les terminaux mobiles authentiques. Il est utilisé pour interdire l’accès à un terminal qui a été signalé comme perdu ou volé, en consultant la liste des IMEI invalides.

1. Sous-système d’opération OSS

L’OSS est un sous-système spécialisé dans l’administration complète du réseau par l’opérateur, couvrant l’administration commerciale, la sécurité et la maintenance. Dans les centres OMC,

Il y a l’OMC /R, qui est connecté à toutes les entités du BSS via les BSC, l’OMC/S, qui est connectée au sous-système NSS via les MSC. Enfin, l’OMC/M surveille l’OMC/R et l’OMC/S.

• • • 1. Les interfaces du réseau

Le tableau 1.1 suivant présente les interfaces dans un système GSM.

Les interfaces sont des éléments clés d’un réseau, permettant le dialogue et l’interfonctionnement entre les équipements. La normalisation de ces interfaces assure l’interopérabilité des équipements hétérogènes produits par divers fabricants. [5]

• • • 1. La norme GSM

Il y a trois catégories de services offerts par le réseau GSM

• • • • • Les téléservices : ces sont les applications offertes par un réseau à ses abonnés. Ces applications permettent la transmission d’informations entre les utilisateurs, dans le cadre d’une application, en utilisant les services supports du réseau. Le tableau 1.2 nous donne la liste des téléservices du GSM.

Ils permettent les transferts de données sans modification de bout en bout en mode circuit dans le réseau GSM ce qui garantit la chronologie des informations échangées.

• • • • • Les services supplémentaires

Ils améliorent les autres services, voici quelques listes à ces services : l’identification d’appel, le renvoi d’appels, l’appel en instance, la mise en garde d’appels, informations de taxation, l’appel entre plusieurs abonnés, le groupe fermé d’abonnés, la signalisation d’abonnés à abonnés, la restriction d’appels, … [5]

• • • 1. Les principales caractéristiques de la norme GSM

• Fréquence d’émission du terminal vers la station de base : 890 à 915 MHz
• Fréquence d’émission de la station de base vers le terminal : 935 à 960 MHz
• Bande de fréquence disponible : 25 + 25 MHz
• Mode d’accès : AMRT/ AMRF
• Espacement du duplex : 45 MHz
• Nombre de canaux radio : 124
• Nombre de canaux de parole plein débit : 8
• Débit brut d’un canal radio : 270 kbitps
• Débit brut d’un canal de phonie à plein débit : 22.8 kbitps
• Type de modulation : GMSK
• Technique d’accès : TDMA
• Puissance maximale d’une station mobile : 8 w
• Rayon maximum d’une cellule : 30 Km
• Rayon minimum d’une cellule : 350 m
• Débit maximal de transmission de données : 9600 bitps

Le GSM était principalement conçu pour la voix et avait des limitations en termes de transfert de données. Cependant, avec l’évolution des besoins des utilisateurs en matière de services de données, le GSM a atteint ses limites. Le GPRS est alors devenu nécessaire pour offrir une technologie de transmission de données plus rapide et efficace.

General Packet Radio Service (GPRS)

Le GPRS est une technologie de paquets utilisée pour la transmission de données via les réseaux mobiles. Il est parfois appelé 2,5 G donc il est considéré comme une amélioration du GSM. Le GPRS offre des vitesses de transmission de données de 40 à 172,2 kbps, bien supérieure à la vitesse moyenne des services de numérotation à 9,6 kbps du GSM. [6]

• • • 1. Architecture

Le GPRS améliore l’architecture de la norme GSM pour permettre des services communications par paquets à des vitesses allant jusqu’à 114 kbps en réalité. Voilà l’architecture du GPRS :

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Figure 1.05 : architecture d’un réseau GRPS

Les principales nouvelles entités d’architecture de réseau nécessaires sont :

• • • • • SGSN, Node de support de GPRS de service : le SGSN forme une passerelle vers les services à l’intérieur du réseau.
        • GGSN, Node de support GPRS de passerelle : le GGSN forme la passerelle vers le monde extérieur.
        • PCU, Unité de contrôle de paquets : le PCU détecte si les données doivent être routées vers les réseaux commutés par paquets ou commutés par circuits. [7]

Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE)

EDGE est fait une amélioration du réseau GPRS, introduit pour offrir des taux de données plus rapides et améliorer les performances du réseau. Elle a permis des débits de l’ordre de 240Kbit/s. La modulation utilisée est la modulation linéaire à huit états (3 bits par symbole) ou 8-PSK (Phase Shift Keying). L’architecture du réseau EDGE se repose en général sur une architecture GPRS existant, mais il existe tout de même des modifications au niveau des entités du réseau d’accès pour supporter les nouvelles techniques utilisées. [11]

________________________

³ Auchan Les 4 Temps, La Défense. ↑

⁵ Référence à compléter. ↑

⁶ Référence à compléter. ↑

⁷ Référence à compléter. ↑

¹¹ Référence à compléter. ↑

Questions Fréquemment Posées

Qu’est-ce que le réseau GSM?

Le GSM est une norme de communication sans fil de deuxième génération pour les services de téléphonie mobile.

Quels sont les sous-systèmes du réseau GSM?

Un réseau GSM est constitué de trois sous-systèmes : BSS (sous-système Radio), NSS (sous-système Réseau) et OSS (sous-système d’opération).

Comment fonctionne le sous-système radio BSS dans le réseau GSM?

Le sous-système radio BSS est constitué par une ou plusieurs stations de base BTS et le contrôleur de station de base BSC, et il regroupe tous les éléments concernés par la transmission sur l’interface air.