Radio Communication Mobile

8/4/2019 Radio Communication Mobile

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Thme : Radio Communication Mobile

Rdig par les Etudiants de Tlcom et Rseau de DIT Page 1

INTRODUCTION GENERALE

Chapitre 1 : LA PREMIERE GENERATION DE TELEPHONIE MOBILE

(note 1G)

I- ADVANCED MOBILE PHONE SYSTEM (AMPS)II- TOTAL ACCESS COMMUNICATION SYSTEM (TACS) ET ETACS

Chapitre 2 : LA DEUXIEME GENERATION DE TELEPHONIE MOBILE (note 2G)

I- GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION (GSM)II- CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS (CDMA)III- TIME DIVISION MULTIPLE ACCESS (TDMA)IV- GENERAL PACQUET RADIO SERVICE (GPRS)V- ENHANCED DATA RATES FOR GLOBAL EVOLUTIONS (EDGE)

Chapitre 3 : LES RESEAUX MOBILES DE TROISIEME GENERATION (note 3G)

I- UNIVERSAL MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM (UMTS)II- HIGH-SPEED DOWNLINK PACKET ACCESS (HSDPA)III- WIFI, WIMAX, BLUETOOTH

Chapitre 4 : LES RESAUX MOBILES DE QUATRIEME GENERATION (note4G)

I - HIGH SPEED UPLINK PACKET ACCESS (HSUPA)II - LE FUTUR DE HSUPA appel HSOPA

ANNEXE

RADIO COMMUNICATION MOBILE


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Chapitre 1 : RESEAUX MOBILES DE PREMIERE GENERATION

I- Le standard AMPSAdvanced Mobile Phone System (AMPS) est un standard de tlphonie mobile analogiquesystme tlphonique mis au point par Bell Labs, et officiellement introduit dans lesAmriques en 1983, [1] [2] Isral en 1986, et l'Australie en 1987. [3] Il a t le principalanalogiques systme de tlphonie mobile en Amrique du Nord (et autres endroits) dans lesannes 1980 et dans les annes 2000. En Fvrier 18, 2008, les transporteurs des tats-Unis nesont plus ncessaires pour soutenir AMPS et des socits comme AT & T et Verizon ont misfin ce service de faon permanente. AMPS a t abandonne en Australie en Septembre2000.

TechnologieAMPS est une technologie de premire gnration cellulaire qui utilise des frquencesdistinctes, ou canaux, pour chaque conversation (voir FDMA). Il faut donc beaucoup de

bande passante pour un grand nombre d'utilisateurs. En termes gnraux, AMPS tait trssemblable l'ancienne "0G" Amlioration de service de tlphonie mobile, mais a utilis la

puissance de calcul beaucoup plus afin de slectionner les frquences, la main horsconversations au RTPC lignes, et de grer la facturation et d'tablissement d'appel.Ce qui a vraiment spars AMPS des anciens systmes est le "back end" fonctionnalitd'tablissement d'appel. En AMPS, les centres de cellules pourrait souplesse d'attribuer descanaux de combins bass sur la force du signal, permettant la mme frquence pour trerutilis dans des endroits diffrents sans interfrence. Cela a permis un plus grand nombrede tlphones tre pris en charge sur une zone gographique. pionniers AMPS engendr leterme cellulaire en raison de son utilisation de petits hexagonale "cellules" dans unsystme.Il a souffert de certaines faiblesses par rapport aux technologies numriques d'aujourd'hui.Comme il a t une norme analogique, il est trs sensible au bruit et statique et n'a pas de

protection contre les coutes l'aide d'un scanner. Dans les annes 1990, le clonage est unepidmie qui a cot des millions de dollars de l'industrie. Un espion de l'quipementspcialis pourrait intercepter un combin ESN (Electronic Serial Number) et MIN (MobileIdentification Number, alias le numro de tlphone). Un numro de srie lectronique est un

paquet de donnes qui est envoy par le combin sur le systme cellulaire des fins defacturation, d'identifier efficacement les que le tlphone sur le rseau. Le systme permetalors ou rejette les appels et / ou des fonctionnalits bases sur son fichier client. Si un ESN /MIN paire est intercept, il pourrait alors tre clon sur un autre tlphone et utilis dansd'autres domaines pour faire des appels sans avoir payer. Dr. Martin Cooper de Motorola, aeffectu le premier appel priv poche tlphone portable sur un modle plus grand prototypeen 1973. Il s'agit d'une reconstitution. le clonage de tlphone portable est devenu possiblegrce la technologie off-the-shelf dans les annes 90. Trois lments cls sont ncessaires.


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Le premier est un rcepteur radio, tels que l'Icom PCR-1000, qui pourrait vous brancher sur lecanal inverse, qui est la frquence que les tlphones de transmettre des donnes la tour. Ledeuxime point a t PC avec une carte son et un logiciel appel Banpaia, et le troisime taitun tlphone qui pourrait facilement tre utilis pour le clonage, comme le Oki 900. Enrglant la radio sur la frquence correcte, il serait de recevoir le signal transmis par le

tlphone portable pour tre clon, contenant ESN du tlphone / MIN paire. Ce signal seraitintroduit dans l'entre audio carte son du PC, et Banpaia permettrait de dcoder les ESN /MIN paire partir de ce signal et l'afficher sur l'cran. La personne pourrait alors que lesdonnes d'entre dans le Oki 900 tlphone et le redmarrer, aprs quoi le rseau tlphoniquene pouvait pas distinguer les Oki partir du tlphone d'origine dont le signal a t reu. Celaa donn le cloner, par tlphone Oki, la possibilit d'utiliser le service de tlphonie mobile del'abonn lgitime dont le tlphone a t clon comme si ce tlphone a t vol au lieu

physique, sauf que l'abonn n'a pas t sans son tlphone et a t pas au courant que letlphone avait t clon, au moins jusqu' l'abonn a reu son prochain projet de loi. Le

problme est devenu si grand que certains transporteurs ncessaires l'utilisation d'un code PIN

avant de faire des appels. Finalement, les entreprises de tlphonie cellulaire a lanc unsystme appel RF empreintes digitales, o il peut dterminer des diffrences subtiles dans lesignal d'un tlphone d'un autre et arrter certains tlphones clons. Certains clients lgitimeseu des problmes avec ce que si ils ont fait certains changements leur propre tlphone,comme le remplacement de la batterie et / ou de l'antenne. Le Oki 900 tait l'outil ultime de

pirates tlphone cellulaire, car il pourrait couter les appels de tlphone AMPS ds la sortiede la bote sans aucune modification matrielle.

AMPS a t normalis par l'ANSI comme EIA/TIA/IS-3. Ce fut plus tard remplace parEIA/TIA-553 et TIA norme provisoire est-91. AMPS a t remplac par de nouvelles normesnumriques, tels que Digital AMPS, GSM et CDMA2000 qui a amlior la scurit ainsi quela capacit a augment. Bien que le clonage est encore possible mme avec les technologiesnumriques, le cot du service sans fil est si faible que le problme a pratiquement disparu.

Les bandes de frequenciesAMPS service cellulaire utilis dans la bande 800 MHz FM cellulaires. Pour chaque zone demarch, les tats-Unis Federal Communications Commission (FCC) a permis deux titulaire(rseaux) connu sous le nom des transporteurs "A" et "B". Each transporteur dans un marchutilise une spcifis "bloc" de frequencies compos de 21 chanes de control et 395 canauxvoix. l'origine, la licence la face B (filaires) tait gnralement la proprit de la compagniede tlphone locale, et la licence A (non-filaires) a t donn aux fournisseurs de tlphoniesans fil.

Au dbut de cellulaires en 1983, la FCC a accord chaque transporteur dans un march 333canaux (total 666 canaux). la fin des annes 1980, la base d'abonns de l'industrie cellulaireavait grandi dans des millions travers l'Amrique et il est devenu ncessaire d'ajouter descanaux pour des capacits supplmentaires. En 1989, la FCC a accord aux transporteursariens une expansion de l'actuelle 666 canaux la 832 final (416 par transporteur). Lesfrquences supplmentaires ont t de la bande en rserve pour l'avenir (invitable)d'expansion. Ces frquences ont t immdiatement adjacente la bande cellulaires existants.


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Ces bandes avaient t auparavant affect des chanes de tlvision UHF 70-83.L'anatomie de chaque canal est compos de 2 frquences. 416 d'entre eux sont dans la gamme824-849 MHz pour les transmissions par les stations mobiles pour les stations de base, couplavec 416 frquences dans la gamme 869-894 MHz pour les transmissions des stations de basevers les stations mobiles. Chaque station de base utilise un sous-ensemble de ces canaux, et

doit utiliser un jeu diffrent de celui des cellules voisines pour viter les interfrences. Cela aconsidrablement rduit le nombre de canaux disponibles sur chaque site dans les systmes dumonde rel. Chaque canal est de 30 kHz AMPS large.Lois ont t adoptes aux tats-Unis qui interdit l'acceptation de type FCC et la vente den'importe quel rcepteur qui pourrait rgler les gammes de frquence occupe par AMPSanalogique des services cellulaires. Bien que le service n'est plus offert, ces lois restent envigueur.DigitalAMPS

Plus tard, de nombreux rseaux AMPS ont t partiellement convertis en D-AMPS, souvent

dnomm TDMA (si TDMA est un terme gnrique qui s'applique de nombreux systmescellulaires). D-AMPS est un appareil photo numrique, la norme 2G principalement utilispar AT & T Mobility et US Cellular aux Etats-Unis, Rogers Sans-fil au Canada, Telcel auMexique, Vivo SA et Telecom Italia Mobile (TIM) au Brsil, VimpelCom en Russie,Movilnet au Venezuela . En Amrique latine, AMPS n'est plus offert et a t remplac par leGSM et les nouveaux rseaux UMTS.GSMetCDMA2000

AMPS et D-AMPS ont maintenant t supprim en faveur de l'une ou CDMA2000 GSM qui permettent de donnes de plus grande capacit des transferts pour des services comme leWAP, Multimedia Messaging System (MMS), est un accs Internet sans fil. Il y a destlphones capables de supporter AMPS, D-AMPS et GSM tout en un tlphone (en utilisantla norme GAIT).AMPS tre remplac par le numrique analogique

En 2002, la FCC a dcid de ne plus exiger A et B transporteurs pour soutenir le serviceAMPS de Fvrier 18, 2008. Puisque la norme est la technologie analogique AMPS, il souffred'une utilisation intrinsquement inefficace du spectre des frquences. Tous les transporteursAMPS ont converti la plupart de leur clientle un niveau numriques tels que GSM etCDMA2000 ou continuer le faire un rythme rapide. Les technologies numriques tellesque le GSM et la voix CDMA2000 en charge plusieurs appels sur le mme canal et offre des

fonctions amliores telles que la messagerie texte bidirectionnelle et les services de donnes.Contrairement aux tats-Unis, le Conseil de la radiodiffusion et des tlcommunicationscanadiennes (CRTC) et Industrie Canada n'ont pas mis toutes les exigences pour le maintiendu service AMPS au Canada. Rogers Sans-fil a dmantel leurs AMPS (avec IS-136) durseau, les rseaux ont t ferms le 31 mai 2007. Bell Mobilit et Telus Mobilit, quiexploitait des rseaux AMPS au Canada, ont annonc qu'ils allaient observer le mmecalendrier que dfinies par la FCC aux tats-Unis, et en consquence ne serait pas commencer dmanteler leurs rseaux AMPS qu'aprs Fvrier 2008. OnStar s'est fortement appuye sur


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l'Amrique du Nord AMPS service pour ses abonns, car, lorsque le systme a t dvelopp,AMPS offre la couverture la plus complte sans fil aux tats-Unis. En 2006, ADT a demand la FCC de prolonger le dlai AMPS en raison de plusieurs de leurs systmes d'alarme quiutilisent encore la technologie analogique communiquer avec les centres de contrle. [7], lessocits cellulaires qui possdent un A ou un permis B (tels que Verizon et Alltel) ont t

ncessaires pour offrir un service analogique jusqu' Fvrier 18, 2008. Aprs ce point,toutefois, la plupart des entreprises de tlphonie cellulaire taient dsireux d'arrter AMPS etd'utiliser les autres canaux pour les services numriques. OnStar la transition aux servicesnumriques l'aide de transport de donnes dveloppe par Airbiquity, mais il a averti lesclients qui ne pouvaient pas tre mis niveau vers le numrique que leur service de faon

permanente expiration le Janvier12008Les entreprises qui utilisaient AMPS analogique

Verizon Wireless - Autrefois l'exploitation d'un rseau AMPS, le Fvrier 18, 2008, Verizona interrompu ses services AMPS. Maintenant, exerce ses activits principalement sur la

technologie CDMA2000.Bell Mobilit et Telus Mobilit exploitait des rseaux AMPS au Canada, mais ils ontdepuis t recouvert par les services numriques. Les deux Bell Mobilit et Telus Mobilit ontannonc qu'ils respectent les lignes directrices d'arrt mme que dans les tats-Unis, et necommencera pas de dmantlement de leurs rseaux AMPS qu'aprs Fvrier 2008. [6]

Alltel - En 2005 a rvl que seulement 15% de leur clientle totale sont encore en utilisantle rseau analogique existant. La socit a affich une phase de trois baissez calendrier, quis'est achev en Septembre 2008. Avec la rcente acquisition de Western Wireless, Alltel

prend maintenant la revendication de la "plus vaste rseau en Amrique." La demande estvrai, assez curieusement en raison de la couverture analogique large dans les zones rurales.Tous AMPS Alltel et le service D-AMPS a t abandonne en Septembre 2008

Coastel Offshore cellulaires - Opre d'un rseau AMPS dans le golfe du Mexique quis'tend du sud de Corpus Christi, TX au sud du Gulf Shores, AL. En 2006 Coastel tait le seultransporteur aux tats-Unis dont la totalit de la clientle de base est toujours 100%analogique base. En 2007 Coastel a fusionn avec Petrocom et des communications SOLA

pour former BroadPoint Inc et le rseau GSM a t converti en.Mviline (Telefnica Servicios Uno depuis 1971, Mviline depuis 1994) a t le

fournisseur de services analogiques pour l'oprateur espagnol. Mviline a exploit un ETACS900 (MHz) du rseau en Espagne. Depuis le 31 Dcembre 2003, le systme a t ferm auxnouveaux utilisateurs, cette poque, elle a couvert 100% de la population espagnole, maismaintenant certaines antennes ont t donnes aux oprateurs GSM. La marque Mviline a

t compltement remplace par Movistar, la marque numrique de Telefnica, depuis 1992.Le rseau a t compltement transform en GSM et de son sur tout le territoire espagnol.Movistar ont un rseau 3G avec la technologie UMTS, et offrir des services sur GSM dans leslieux sans couverture 3G .AT & T Mobility - Dans les zones o AT & T Mobility auparavantexploitation D-AMPS sur les frquences 1900 MHz, pas de rseau analogique AMPS exist,et le rseau D-AMPS sur la frquence 1900 MHz a t ferm la mi-2007. Service sur les 850restants marchs AMPS MHz a t abandonne le long avec 850 MHz D-AMPS service surFvrier 18, 2008, sauf dans les zones o le service a t fourni par Dobson Communications.


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L'AMPS Dobson et les rseaux TDMA ont t fermes sur Mars 1, 2008.Telecom New Zealand - a exploit un AMPS / TDMA rseau en Nouvelle-Zlande partir

de 1987 jusqu'en 2007 dans tout le pays et le rseau tait rput pour sa couverture superbe,En 2000, Telecom ont annonc qu'ils allaient cesser le rseau AMPS moins de 5 ans (2005)

pour donner clients la possibilit de transition vers le CDMA2000 et technologies tard

1XRTT qui l'a remplac. Ils ont ensuite tendu ce dlai jusqu'au 18 heures 31mars 2007. Vers07h15 sur Mars 31 2007, le AMPS / TDMA rseau a cess de fonctionner [11].

Telstra (anciennement Telecom Australia) - a exploit un rseau AMPS en Australie partir de Fvrier 1987 jusqu' la fin de 2000. Dans le cadre de l'introduction de la concurrencetlphone mobile en Australie, le gouvernement australien est GSM comme le nouveaustandard pour les rseaux mobiles, et a exig que Telstra fermer le rseau AMPS en 2000.Toutefois, les stations de base GSM ne pouvait servir qu' une zone limite. Pendant ce OK

pour l'Europe, cela signifiait que le GSM ne peut pas couvrir de grandes, zones rurales peu peuples du cot Australie efficacement. Telstra a dploy un rseau CDMA, qui n'a passouffert de cette limite, et alors que le rseau AMPS a t ferm la fin de l'anne 1999 dans

les grandes villes, la date limite de clture a t prolonge jusqu' la fin de l'anne 2000 dansles zones rurales pour faciliter la transition vers le CDMA. Le rseau CDMA a depuis tremplac par un rseau UMTS 850 MHz.

SaskTel - a exploit un rseau AMPS en Saskatchewan, Canada. Il tait le troisime plusgrand rseau AMPS, par les abonns, dans le monde au moment de sa couverture. [12] Il a tofficiellement arrt site par site partir de 00h00 le 2 Janvier 2010, aprs vingt-et-un annesde service. SaskTel continue animer des rseaux CDMA et UMTS.

II- TOTAL ACCESS COMMUNICATION SYSTEM (TACS)TACS et ETACS sont les anciennes versions de AMPS qui taient utilises dans certains payseuropens tels que le royaume unis et lIrlande .TACS tait aussi utilis au Japon souslappellation de JTACS (Japaneese total access communication) et aussi Hong kong Etacsest une version amliore de TACS avec plusieurs canaux.TACS et ETACS sont aujourdhui des technologies dpasses en Europe remplaces par lesystme GSM (global systme for mobile communication) .Dans le royaume unie lestechnologies Tacs et Etacs ont t arrt le 31 mai 2001 aprs 60 ans de service.Ercell (aujourdhui) Vodafone Irlande a arrt dutiliser le rseau Tacs le 26 janvier2001 .Ceci suit une longue priode pendant laquelle les consommateurs taient encourags desmigrer vers les services Gsm.Lorsque le rseau fut ferm il yavait trs peu ou pas dutilisateurs de Tacs .Les utilisateursqui passaient l autre rseau taient capable de garder leur numro de tlphone ;mais le

prfixe 088 a change pour devenir 087 .Eicell Gsm ou 086 digifone et aujourdhui 02 IrlandeGsm ce jour le numro complet transfr n est plus valables au utilisateurs de Tacs et le688 est ferm.Etacs est encore utilis dans quelques pays du monde. le standard NMT est un autre standardanalogique mobile qui est largement utilis en Europe principalement dans les pays du nord,qui ont aujourdhui tous migr vers le Gsm except pour l utilisation limite dans les zonesrurales due sa longue porte .


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Chapitre 2 les rseaux mobiles de deuxime gnrationI- GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION

Le GSM- Premire norme de tlphonie cellulaire de seconde gnration (tout numrique)

Dbut de normalisation Premire norme en 1991Normalisation toujours active- Groupe Spcial Mobile

puis Global System for Mobile communications- GSM 900 MHz, GSM 1800 MHz, GSM 1900 MHz : systmes unifisDiffrence : aspect du dploiement, mais architecture et interfaces identiques

GSM : les objectifs- Offrir un vaste ventail de services de tlcommunications compatibles avec ceux desrseaux fixes.

- Offrir des services spcifiques dus la mobilit des usagers.- Assurer la compatibilit daccs nimporte quel utilisateur dans nimporte quel paysexploitant le systme GSM.- Assurer la localisation automatique des mobiles sous la couvertureglobale de lensemble des rseaux.- Permettre une grande varit de terminaux mobiles.- Obtenir une bonne efficacit spectrale.- Obtenir des cots permettant dassurer le succs du service.GSM : ArchitectureRle d'un rseau de radiotlphonie : permettre des communicationsentre abonns mobiles et abonns du RTC caractrises par un accstrs spcifique, la liaison radio.Trois sous-ensembles :- sous-systme radio (BSS)Transmission radiolectriqueGestion de la ressource radio- sous-systme d'acheminement - rseau fixe (NSS) Etablissement des appels Mobilit- sous-systme d'exploitation et de maintenance

Admission sur rseau


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GSM : ArchitectureLe BSS comprend :- les BTS (Base Transceiver Station) sont des metteurs-rcepteurs ayant un minimumd'intelligence.


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- le BSC (Base Station Controller) contrle un ensemble de BTS et permet une premireconcentration des circuits.Le NSS comprend des bases de donnes et des commutateurs :- les MSC (Mobile-services Switching Center) sont des commutateurs mobiles associs engnral aux bases de donnes VLR (Visitor Location Register)

- le HLR (Home Location Register) est une base de donnes de localisation et decaractrisation des abonns

GSM : ArchitectureBTS :- Emetteur/Rcepteur- Modulation, dmodulation, galisation, codage, correcteur d'erreur- Gre toute la couche physique, multiplexage TDMA, saut de frquence, chiffrement.

- Ralisation de mesures radio pour vrifier que la communication se droule bien.Ces mesures ne sont pas exploites par la BTS mais envoyes au BSC.- Capacit maximale d'une BTS : 16 porteuses au plus, une centaine de communicationssimultanesGSM : ArchitectureBSC :Contrleur de station de base (Organe "intelligent" du BSS)- Commande l'allocation des canaux.- Utilise les mesures effectues par la BTS pour contrler les puissances d'mission du mobileet/ou de la BTS.

GSM : ArchitectureHLR : Enregistreur de localisation nominal Base de donnes qui gre les abonns d'un rseauGSM donn.1 - Il mmorise les caractristiques de chaque abonn :IMSI (International Mobile Subscriber Identity) Identit invariante de l'abonn MSISDN (Mobile Station ISDN Number) Profil d'abonnement

2 - HLR est aussi une base de donnes de localisationnumro de VLR o le mobile est enregistr.

GSM : ArchitectureBTS :- Emetteur/Rcepteur- Modulation, dmodulation, galisation, codage, correcteur d'erreur- Gre toute la couche physique, multiplexage TDMA, saut de frquence, chiffrement.


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- Ralisation de mesures radio pour vrifier que la communication se droule bien.Ces mesures ne sont pas exploites par la BTS mais envoyes au BSC.- Capacit maximale d'une BTS : 16 porteuses au plus, une centaine de communicationssimultanes

BSC : Contrleur de station de base (Organe "intelligent" du BSS)- Commande l'allocation des canaux.- Utilise les mesures effectues par la BTS pour contrler les puissances d'mission du mobileet/ou de la BTS.HLR : Enregistreur de localisation nominal Base de donnes qui gre les abonns d'un rseauGSM donn.1 - Il mmorise les caractristiques de chaque abonn :IMSI (International Mobile Subscriber Identity) Identit invariante de l'abonn

MSISDN (Mobile Station ISDN Number) Profil d'abonnement

2 - HLR est aussi une base de donnes de localisationnumro de VLR o le mobile est enregistr.GSM : ArchitectureVLR : Enregistreur de localisation d'accueil Base de donnes qui mmorise les donnes d'abonnement des abonns mobiles prsentsdans une zone gographique.Plusieurs MSC peuvent tre relis au mme VLR, mais en gnral un MSC pour un VLR.Donnes mmorises par le VLR sont similaires aux donnes du HLR, mais concernentseulement les abonns mobiles prsents dans la zone considre.La sparation matrielle entre MSC et VLR propose par la norme n'est pas souventrespecte.MSC gre l'tablissement des communications entre un mobile et un autre MSC, latransmission des messages courts et l'excution du handover.Il dialogue avec le VLR pour grer la mobilit des usagers : vrification des caractristiquesdes abonns visiteurs lors d'un appel dpart, transfert des informations de localisation,...Il peut

possder une fonction passerelle : GMSC GSM : Architecture GMSC (Gateway MSC)- activ au dbut de chaque appel d'un abonn fixe vers un mobile.- fonction diffrente de MSC pure, car la GMSC pourrait tre implante directement dans les

commutateurs du RTC.- En ralit, elle est ralise par les MSC pour minimiser l'impact sur le RTC. Un ensembleMSC/VLR peut grer de l'ordre d'une centaine de milliers d'abonns prsentant un traficmoyen de 0,025 Erlang.- Les MSC sont en gnral des commutateurs de transit du rseau tlphonique sur lesquelsont t implantes des fonctions spcifiques du GSM.

GSM : Identits


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Le systme GSM utilise 4 types d'adressages lis l'abonn :- l'IMSI n'est connu qu' l'intrieur du rseau GSM. Cette identit doit rester secrte autantque possible, aussi GSM a-t-il recours au TMSI.- le TMSI est une identit temporaire utilise pour identifier le mobile lors des interactionsstation mobile/rseau.

- le MSISDN est le numro de l'abonn, c'est le seul identifiant de l'abonn mobile connu l'extrieur du rseau GSM.- le MSRN (Mobile Station Roaming Number) est un numro attribu lors de l'tablissementd'appel. Sa principale fonction est de permettre l'acheminement des appels par lescommutateurs (MSC et GMSC)

GSM : Itinrance (Roaming) Gestion des bases de donnes (HLR et VLR) :Un VLR peut grer plusieurs zones de localisation. En revanche,une zone de localisation ne

peut pas comprendre des cellules dpendant de VLR diffrents.Seul le VLR mmorise la zone de localisation courante de l'ensemble des mobiles qu'ilgre.Le HLR mmorise l'identit du VLR courant de chaque abonn et non pas sa zone delocalisation.- transmission dans latmosphre- trajets trs mal dgags- terminaux essentiellement mobiles

- Affaiblissements de propagation trs mal matriss, toujours variables- Enormment de perturbations instables, non stationnairesTrois types de phnomnes : quasiment stables : lis, pour un systme donn, essentiellement la distance entre metteuret rcepteur lents : lis la prsence de masques. Stationnarit : quelques dizaines de mtres (immeubles,carrefours, ...)


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rapides : lis la prsence de rflexions stationnarit : quelques dizaines de centimtres(fonction de )

Propagation : les multi-trajets Cette caractrisation du canal doit ncessairement treapprhende par des mesures appropries. Le niveau de champ reu (mesures en bande troite) La rponse impulsionnelle du canal ou sa fonction de transfert (mesure en bande large)

Les directions darrive des multi-trajetsPropagation : les multi-trajets Comment apprhender le canal de propagation en milieu urbain?Deux objectifs majeurs pour les modles de propagation : Conception et valuation des performances des systmes radiolectriques (qualit tauxderreur, capacit) Ingnierie radiolectrique : modles de prvision pour les outils de planification les modlesrespectent un compromis prcision/temps de calcul ces modles se concrtisent par :- logiciels introduits dans des outils de simulation et de prvision- matriels (simulateurs de canal)

Efficacit spectrale C'est le nombre d'Erlang par MHz et par cellule. Il donne le trafic offertpar cellule et par nombre de porteuses de largeur b par MHz.A ne pas confondre avec la capacit rseau en Erlang par MHz.km2 qui donne la capacit ennombre d'abonns sur la surface du rseau


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Organisation cellulaireLa modlisation fait appel un motif hexagonal. Ce motif permet un pavage exhaustif etautorise les calculs sur des bases gomtriques fiables.Cependant les valeurs calcules restent indicatives pour la plupart.Organisation cellulaireLa dcoupe en pavs hexagonaux impose, en raison des interfrences, de sparer par unecertaine distance deux cellules utilisant les mmes frquences.Le motif doit tre invariant par rotation de 120. On montre que le nombre de cellules dumotif est de la forme

N = i2 + i.j + j2 avec i et j entiers


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Le modle hexagonal :Homothtie de cellules : pour servir un trafic plus important sans demander plus de spectre,

on peut choisir des cellules plus petites. Le trafic maximum par cellule est inchang mais letrafic servi par km2 est accru.Cependant, les cots d'infrastructure sont augments. De plus, le nombre de handover estaugment. Enfin, les effets de propagation ne sont pas homothtiques...D'o une limite empirique : GSM : R = 350 m. analogique : R = 1000 m.

Les rseaux cellulaires sont en gnral bass sur des motifs 9, 12 ou plus cellules par motif.Plus on rduit le nombre de cellules dans le motif,


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plus on augmente le nombre de canaux par cellule donc le trafic est augment mais plus on rduit la distance D de rutilisation plus les interfrences sont importantesDo un compromis trouver Spectre limit/Trafic important

Prise en compte du bruitRaisonner en C/I permet de ne pas tenir compte des puissances d'mission. Raisonner enEb/N0, c'est occulter les interfrences.Dans la ralit, c'est le rapport C/(N+I) que l'on rencontre. En prenant une margecomplmentaire sur l'un ou l'autre des rapports, on peut raisonner sur lui seul, en considrantque l'autre bnficie de la nouvelle marge. Pour augmenter la marge sur le C/I, il faut


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augmenter la taille du motif (limitation par le bruit). Pour augmenter la marge sur le Eb/N0 ilfaut augmenter la puissance d'mission (limitation par les interfrences).

Lois de propagation

Okumura-Hata :S'applique entre 150 et 1000 MHz en milieux urbain et sub-urbain, en environnement rural oudgag et d > 1 km.COST 231 Hata S'applique entre 1500 et 2000 MHz en milieux urbain et sub-urbain.Walfish Ikegami Semblable Okumura - Hata, mais pour d > 20 m, donc plus prcis. Iltient compte de la largeur des rues, de la hauteur des immeubles, des angles, etc.Modle micro-cellulaire S'applique en milieu urbain, en visibilit pour une antenne situesous le niveau des toits.

Seuil de couverture

Les modles de propagation donnent un rsultat mdian. Dans certaines conditions, on saitconvertir la fonction de rpartition du signal reu sur toute la cellule en fonction de rpartitiondu signal reu sur le primtre de la cellule.Par exemple, si 75% des niveaux la priphrie sont suprieurs un seuil donn, alors 90%des niveaux seront suprieurs ce seuil sur l'ensemble de la cellule (loi de Jakes).Or, pour une loi log-normale, 75% des chantillons sont contenus entre (m-0,7 et l'infini. Ilsuffit donc d'ajouter une marge de 0,7sur le signal la priphrie pour avoir une couverturede 90%.


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GSM 900 : Interface Radio

Bandes alloues : 2 x 25 MHzMS vers BTS : 890 - 915 MHzBTS vers MS : 935 - 960 MHzDouble extension possible : 2 x 10 MHz

Ecart entre porteuses : 200 kHz Vitesse de modulation : 270,833 kilobauds Mode d'accs : AMRT d'ordre 8 Dure d'un bit : 3,69 s Trame AMRT : 4,615 ms Time slot : 577 s (148 bit, dont 2 x 57 utiles, + 8,25 bit) Dbit par canal : 24,7 kilobits/sGSM 900 : Interface RadioBase StationPe = 30 100 W

Seuil de rception : - 104 dBm C/I c = 9 dBC/I adj1 = - 9 dBC/I adj2 = - 41 dBC/I adj3 = - 49 DbGSM 900: Interface RadioModulation GMSKDiversit de frquence et d'antennes emission du mobile trois IT aprs la rception avec uneavance de 63 bit maximum, soit 232,47 s soit 34,87 km pourLa porte maximum d'une cellule GSM.GSM : ModulationGMSK = MSK filtr (saut de frquence) - enveloppe constanteMSK = Offset QPSK avec continuit de phase et mise en formeOQPSK : QPSK sans les transitions suivantes45 225 ou 135

GSM : Gnralits

Stucture :- Hypertrame (3h30 environ) : 2048 supertrames (utilise pour le chiffrement et saut defrquence)- Supertrame (6,12 secondes environ) : 51 multitrames de tr26 multitrames de signalisation

1326 trames AMRT- Multi trame de trafic (120 ms) - Multi trame de signalisation (235,4ms) 26 trames AMRT 51trames AMRT- Trame AMRT (4, 6 ms environ): 8 time slot- Time slot (577 s): 156, 25 bit- Bit : 3,69 s


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II- le standard code division multiple access (CDMA)Le CDMA est fond sur la technique dtalement de spectre, et se dveloppe actuellement

pour la tlphonie mobile et/ou le wireless. Il n'est pas encore utilis en Europe1 en tlphoniemobile, il lest depuis 1996 en Asie, aux USA (3 millions dabonns en 1999), le CDMA sera

utilis dans la tlphonie de troisime gnration (UMTS). D'autres applications utilisentaussi l'talement de spectre : GPS : Global Positioning System, certains rseaux WLAN(Wireless .IEEE 802.11)Les avantages du CDMA : protection (scurit) des communications, qualit, faible

consommation, flexibilit de lallocation1. Etalement de spectre ("spread spectrum")

Lide est de transformer un signal en bande relativement troite en un signal qui alapparence dun bruit sur une bande large. Pour transmettre un dbit dinformation donn,deux paramtres sont ajustables : la largeur spectrale et le rapport de puissance signal/bruit

(S/N) en application de l'quation de C. Shannon:Capacit maximum en b/s= w log2 (1+S/N)= 1.44 ln (1+S/N) o S/N: puissance dusignal/puissance du bruit. Si l'on tale le signal sur une large bande en conservant la puissancetotale, on peut tolrer un rapport S/N faible : exemple 10 kbps avec S/N=0.01 => w= 690 kHz(~0,69*C*N/S)Le principe en D.S.S.S consiste remplacer chaque bit 1 par une squence-code M chipset chaque bit 0 par la squence complmentaire. Ces squences-codes sont judicieusementchoisies pour leurs proprits mathmatiques. Comme le signal obtenu contient beaucoup plusde transitions (changement de chip) que le signal-message original contient de transitions(changement de bit), la bande spectrale est largie dans un rapport gal au nombre de chips.Il existe dautres mthodes : saut de frquence (frequency hopping), o la frquence de la

porteuse est change M fois pendant la dure dun bit de message.On obtient donc un spectre tal en modulant le signal avec une squence connue sous le nomde squence pseudo alatoire ayant une apparence de bruit, en remplacement de chaque bit demessage. Le signal tal (spectralement) doit apparatre comme du bruit, en particulier pourles autres transmissions ventuelles utilisant le mme spectre tal.Il a t expriment en vraie grandeur ds 1995 par Qualcomm Hongkong.

Ceci permet aussi de cacher=crypter le message d'o son utilisation ancienne par lesmilitaires. En rception on calcule la corrlation du signal avec une rplique du code metteur(la squence pseudo-alatoire : pnt forpseudo noise), ce qui permet de rgnrer les bits demessage selon sa valeur : positive (=>1), ngative (=>-1) ou nulle (mauvais code). Voir

exemple ci-dessous. L'talement du spectre conduit diviser la densit de puissance spectrale(en Watts/Hz) par le rapport des largeurs de bande Wss/Ws que l'on appelle "gain decodage"(processing gain). Il est typiquement entre 10 et 30 dB (rapports de 10 1000). La

puissance rayonne est donc tale, ainsi quun bruit en bande troite ou une interfrence(un autre utilisateur).


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2. Principe de laccs multiple avec codes

Il existe plusieurs variantes : on dcrit ci-dessous ltalement par squence directe (DirectSequence Spread Spectrum).Le message A de lmetteur A, reprsente par une squence de +1, -1 traduisant la

squence de bits 1 et 0 logiques, est multipli par un code : une squence de +1 et 1 (les Chips ) judicieusement choisie, et dont les transitions sont m fois plus frquentes. Idem

pour un metteur du message B: message multipli par un code B.Les squences produits A*CA et B*CB sont ajoutes et transmises.A la rception, le destinataire du message A multiplie la squence reue par le code CA,idem pour le destinataire du message B. Si les codes sont bien choisis, sur la dure dun bit,(donc de m chips), la moyenne de CA.CA et de CB.CB est gale m/2, tandis que CA.CB aune moyenne nulle : Les codes CA et CB sont dits orthogonaux (Somme des produits deslments correspondants [=produit scalaire]=0).

Remarque :

y La squence somme est transmise sur trois niveaux damplitudes avec deux metteurs.Quatre avec trois metteurs etc. La moyenne sur chaque dure dun bit est nulle.

y Lorsque que le nombre dmetteurs est plus important, la distribution des amplitudessapparente une distribution Gaussienne (comme le bruit Gaussien).

y En rception les signaux sur chaque dure dun bit de message ont une moyenne nonnulle, ce qui permet la reconstitution du signal par simple filtre passe bas. On prfre


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en fait mesurer la corrlation : la somme des produits code * signal reu sur la duredun bit.

y Les codes sont choisis tels que leur produit scalaire CA.CB soit nul et CA.CA soitmaximum

(codes orthogonaux = produit scalaire nul). On rappelle quun produit scalaire est la somme

desproduits des composantes correspondantes : u1v1 + u2v2 pour deux vecteurs U et V decomposantes u1, u2 et v1, v2 . Cette notion de produit scalaire nest pas limite aux vecteursdans le plan, mais est gnrale. Le code est ici un vecteur dont les composantes sont les chips.

y Si lon effectue une moyenne non pas sur les chips dune priode mais cheval, lesmoyennes seront globalement plus faibles => ceci permet de synchroniser la rception pourcertains systmes, en recherchant la position o lon obtient (en valeur absolue) un maximum.Les codes sont dans ce cas choisis tels que le produit scalaire dun code par lui-mme dcalsoit pratiquement nul.

y Ltalement ne doit pas tre confondu avec le brouillage (scrambling) o les bits demessagesont multiplis (si 1,+1) ou XORs (1,0) avec un code alatoire raison dun pour un.

3. Bruit, interfrences.

Si une interfrence (une perturbation en bande troite) est ajoute sur le canal entre lmetteuret le rcepteur, il sera au niveau du rcepteur multipli par le code, donc 'tal', sa densitspectrale sera diminue dans le rapport dtalement ( gain de codage ), et passera inaperu !En revanche, si le bruit est en bande large tel que le bruit blanc gaussien, plus la bande estlarge plus la puissance du bruit est importante (densit spectrale constante). Le bruit blancgaussien est une fonction dont les composantes frquentielles ont la mme amplitude (au senstransforme de Fourier), tandis que lamplitude de la fonction elle-mme chaque instant estdistribue selon une loi Normale (cloche de Gauss).

Nombre dutilisateurs sur la mme bande :C < W*(S/N)/0.69 [puisque log2(1+S/N)*0.69=ln (1+S/N)Limite de Shannon : Eb/No = 0.69 = -1.59 dBLe nombre dutilisateurs est M = Gp/(Eb/No)=1.45 Gp o Gp = facteur dtalement = gain decodage. En pratique en tlphonie mobile, Eb/No est considr ~ 6dB.On tient compte aussi linterfrence des cellules voisines (~60%), de lactivit vocale(~50, la

prcision du contrle de puissance (~0.8) et le gain du la sectorisation (~2,5)Donc M = Gp/(Eb/No) *1/(1+) *1/**4. Gnration de codes:

Les squences pseudo-alatoires constitus de +1, -1 (nots aussi 1, 0 selon l'approche) sontgnres par matriel ou logiciel.Ces codes doivent respecter diffrentes proprits :Equilibre (balance) des 0s (ou 1) selon la notation et 1sLa distribution des squences (run lengths) de 1 conscutifs suit une loi gomtrique : Unemoiti des squences est de longueur 1, un quart est de longueur 2, 1/8 est de longueur 3 etc


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Une fonction dauto-corrlation pn(t)*pn(t+) (= nbr daccords nbr. de dsaccords) est valeurs faibles sauf pour un dcalage de zro ou la priode (si la squence est priodique).Exemple : pn(t+0) = +1 +1 +1 1 +1 1 1

pn(t+0) = +1 +1 +1 1 +1 1 1Produits : +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 => = nb. De chips=7

et : pn(t+0) = +1 +1 +1 1 +1 1 1pn(t+1) = -1 +1 +1 +1 -1 +1 1 => on reboucle la nime position en 1re position produits : -1+1 +1 -1 -1 -1 +1 => = nb. daccords nb de dsaccords = -1Ceci (autocorrelation nulle) traduit que le code ne ressemble ni a son futur, ni a son pass.

Nota : La transforme de Fourier de la fonction dautocorrlation dun signal est la fonctiondensit spectrale de puissance dP/df. Une telle fonction dauto corrlation correspond donc

bien a du bruit, que lon peut dfinir comme une somme de composantes dgales amplitudes toutes les frquences (bruit blanc).m-squences : l'IS 95 utilise deux gnrateurs pour taler la bande jusqu' 1,25 MHz. Laliaison de retour gnre aussi des codes quasi-orthogonaux et donc avec interfrences

minimum.Un gnrateur est typiquement constitu de N bascules dont certaine (dterminationMathmatique) sont reboucles travers un ou exclusif (notation 1,0) ou une multiplication

(Notation +1,-1). Avec N tages, la longueur maximale des squences pseudo-alatoires estde 2N 1(Les m-squences). L'tat tout zro est interdit (puisqu'auto entretenu). IS 95 utilise N=15.Le gnrateur en phase est construit sur le polynme caractristique (approchemathmatique):x15 + x13 + x9 + x8 + x7 +x5 +1 qui indique des bouclages sur les tages 0, 5, 7 , 8, 9 13 et15.Exemple plus simple trois tages : tats : 001, 011, 111, 110, 101, 010, 100, puis nouveau001 (les bits entrant droite [= ou exclusif des positions 1 et 3,] constituent la squence).Ces squences ont une fonction dauto-corrlation avec un maximum pour zro 2N 1, etune valeur ngligeable (-1) pour toute autre valeur du dcalage.Cette proprit permet de prendre comme ensemble de codes la mme squence avec les 2N-1dcalages possibles. Ces codes quasi-orthogonaux sont dits linaires et noffrent pas une

protection (cryptage) trs leve : on peut les dchiffrer partir dune connaissance partiellede la squence.Code de Barker : Les codes de Barker prsentent une fonction dauto corrlation de mmeallure que les m-squences.Gold codes : Codes inter corrlation et auto corrlation bornes, obtenus en additionnant

(Modulo 2) deux m-squences apparies. Tous les codes ne sont pas quilibrs.L 2L 1 paires de m-squences inter corrlations: 3 valeurs

Gnrateur de Walsh:2N vecteurs de chacun 2N bits constitue un ensemble de codes parfaitement orthogonaux. Ils


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Ont obtenus comme colonnes des matrices de Walsh construites par rcurrence :

Matrice de Walsh 2N lignes et colonnes. IS-95 utilisent des mots de Walsh 64 chips pourIdentifier les canaux sur la liaison directe.

5. Corrlateurs et filtres adapts:

Le dispositif de base, tant pour la rgnration du message que la synchronisation est lecorrlateur :Les corrlateurs sont des processeurs de signaux qui calculent :

Evaluer la corrlation entre le symbole transmis et le signal reu est la meilleure mthode

pour dterminer le symbole transmis au milieu du bruit ou des interfrences. La station debase IS- 95 utilise une transforme rapide de Walsh (FWT) pour valuer la corrlation avecchacun des 64 codes de Walsh pour dterminer lequel a t envoy.Exemple: On suppose un signal s(t) somme de deux codes de Walsh 8 chips :[ 1 1 1 -1 1

1 1 1] et [1 1 -1 1 1 1 -1 1] soit [2 2 0 0 2 2 0 0]. On suppose un chantillon par chip(M=8), et on calcule la corrlation :R(s,r)(0)= 1/M M-1, m=0 s(m) r(m) =1/8[2 +2 + ...0]=1La corrlation de s(t) avec r(t) est gale la corrlation de s(t) avec lui-mme.

Dcimation:

La dcimation est le procd conduisant liminer certaines valeurs pour produire une sortiedont le dbit est plus faible. Le principe est de retenir chaque nime chip en sortie.IS-95: Une des liaisons directes des canaux d'appels et l'une des liaisons de trafic prennentleurs entres partir du code 1.2288 Mchips/s et les dciment dans un facteur 1/64. Le chipextrait est rpt (allong) 63 fois, si bien que le dbit de sortie est de 1.2288 106/64= 19200.Ce dbit correspond au dbit des symboles.Un second dcimateur ne retient que chaque 24ime chip pour produire un flot de chips 800chips/sec. Ce dbit est utilis pour slectionner la position des bits du contrle de puissance.

Synchronisation:

Il faut aligner temporellement les signaux au niveau de la rception. Le signal transmisPN(t)*s(t) est reu aprs les dlais de propagation sous la forme PN(t-)*s(t-). Le rcepteurdisposed'une rplique locale du code ou du code issu d'un gnrateur de codes Walsh, qu'il multiplie :PN(tx)*PN(t-)*s(t-). La synchronisation consiste ajuster x de faon ce que [PN(t-)]2 nesoit qu'une suite de "1"


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En pratique, le mme gnrateur de codes est utilis l'metteur et au rcepteur mais cal surdes frquences trs lgrement diffrentes. Le produit PN(t-x)*PN(t-) glisse donc au coursdu temps. Un circuit surveille en permanence PN(t-x)*PN(t-)*s(t-), la puissance de ce signalest tal sur une large bande ds que l'cart entre et x dpasse la moiti d'un chip. Dans lecas contraire, la puissance a pour largeur de bande celle du signal, d'o l'obtention de la

synchronisation.Modulation QPSK et talement de spectre:

Le lien direct en IS95 utilise deux flots de squences PN l'un multipli par cos 2fst, l'autremultipli par sin (2fst) (en phase et en quadrature) qui combins constitue un signal QPSK.

Pertes de propagation:

La particularit du point de vue de l'interface radio provient de la bande large.Puisque l'antenne est proche du sol, un chemin de propagation rflchie sur le sol va sesuperposer au signal direct. Puisque la hauteur des antennes est limite, les structures del'environnement vont gnrer un affaiblissement multi-chemins : Affaiblissement deRayleigh, ainsi qu'une dispersion dans le temps (retards varis). A cause de ces phnomnes,

en transmission en bande troite (techniques FDMA ou TDMA) le taux de transmission estsuprieur 10K chantillons/sec et ncessite un galiseur. CDMA ne ncessite qu'undispositif plus simple: le corrlateur.Deux phnomnes considrer: la perte de propagation et le multi-chemins .La puissance reue

c : vitesse de la lumire, Gt et Gr : gains d'mission et de rception des antennes.B est ngligeable en bande troite, une perte de 1dB correspond : 10 log[1-(B/(2fo))2]2= -1dB ou B =0.66 fo. Heureusement B n'est pratiquement jamais suprieur fo/2.

L'affaiblissement multi-chemins diminue avec la largeur de bande.Les lments cls surveiller dans la conception d'un systme cellulaire.Le facteur de rduction des interfrences entre canaux (sparation minimale).Le handoff (lorsque l'utilisateur change de cellule). CDMA utilise une procdure souple.En FDMA TDMA il y a k ensembles de frquences et chaque cellule utilise son propreensemble de frquences.La commande de puissance pour rduire les problmes dues aux variations de distance et dumasquage par les utilisateurs proches. (Near-far problem", rsolu 800 fois/sec et ajust en 84

pas de 1 dB).

6. Tlphonie UMTS (Universal Mobile Telecommunications Standards)

A priori, les buts atteindre sont : 2 Mbits/sec (video), 384 kbits/sec (internet) sur deuxgammes : 1920-1980 MHz et 2110-2170 MHz.Liaison descendante :La voix, est multiplexe avec l'information de contrle (bits pilotes, bits de commande

puissance).


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Le convertisseur Srie-parallle gnre du 60 kbps sur les branches I et Q d'un modulateurQPSK => 30 ks/s. Les messages sur chaque branche sont plus ou moins tals selon leur dbitde faon obtenir du 3840 Mchips/s : utilisation d'un facteur d'talement orthogonal variable(OVSF avec SF=4,8,16 ...256) . C'est la variabilit de SF qui permet des dbits diffrents surla mme bande. L'OVSF est le code de canalisation (channelization). Le canal est brouill par

un code gnr 3840 Mc/s spcifique la station. Un filtrage est effectu grce un filtre encosinus surlev (Square root raised cosine : R(f)=(1+cos(fT))/2 pour f < 1/T=Fr).Codes OVSF : Les codes orthogonaux longueur variable en 2n sont tels que l'orthogonalitmutuelle est conserve. Ils peuvent tre construits sur une base arborescente : comme lescodes de Walsh. SF = 4 => 1920 Mbps (=2 bps(QPSK)*3840Msps/SF) =>C4 = {1111, 1100,1010 ,1001} SF=8 => 960 kbps =>C8= {11111111, 11110000, 110011001100 , 11000011,10101010, 10100101, 10011001,100110110 }Mais Si C4(1) est allou, les codes C8 (1, 2) ou C16 (1..4) qui en sont issus, ne pourront treallous des utilisateurs moins gourmands en dbit.

7. CDMA en saut de frquences (frequency hopping)

Au lieu d'taler la bande par l'utilisation d'une squence de chips combines avec le message,on change la frquence un rythme plus lev que celui des bits de message. La squence desfrquences constitue le code. La dure pendant laquelle la frquence est maintenue (dure duchip) peut tre plus courte que la dure d'un bit : fast hopping ou plus longue slow hopping.Les erreurs dans un tel systme arrivent groupes alors que le taux d'erreur dans un systme squence directe est continu.

III- LE STANDARD TIME DIVISION MULTIPLE ACCESS (TDMA)1- Gnralit


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Le TDMA est une mthode daccs au canal pour les rseaux media (gnralementsans fil) partag. Cela permet plusieurs utilisateurs de partager le mme canal de frquenceen divisant le signal en diffrents timeslots . Les utilisateurs transmettent en successionrapide, les uns aprs les autres, chacun utilisant son propre timeslot. Cela permet plusieursstations de partager le mme medium de transmission (typiquement un canal de transmission

radio) en utilisant seulement la largeur de bande passante dont ils ont besoin.Le TDMA est surtout utilis dans les rseaux cellulaires de 2me gnration, tels que

GSM ou DECT, mais on le retrouve galement dans les systmes satellites et certainescommunications militaires.

Le TDMA est un type de multiplexage en temps dont la particularit est quau lieudavoir un metteur connect un rcepteur, il y a plusieurs metteurs. La distance sparantles metteurs du rcepteur pouvant varier, le TDMA prvoit un intervalle de temps quicorrespond au dlai de propagation du signal. Les metteurs envoient leurs donnes uninstant t correspondant :

O correspond au timeslot initial de lmetteur et au temps de propagation du signal.Dans le cas du lien montant entre un terminal mobile et une station de base, cela devient particulirement difficile parce que le mobile peut se dplacer, modifiant ainsi le dlai depropagation. Cela implique une mise jour priodique du calcul du dlai de propagation .

2 Caractristiques du TDMA

Partage dune porteuse unique entre plusieurs utilisateurs La discontinuit des communications facilite les procdures de dconnexion Les timeslots peuvent tre assigns la demande en TDMA dynamique Contrle de puissance moins rigoureux quen CDMA grce des interfrences de Cochanellimites. Meilleure synchronisation quen CDMA Une importante galisation est ncessaire pour atteindre des dbits importants Complexit du processus dallocation de frquence/slot

3 Le TDMA dans les rseaux cellulaires de 2me gnration

Dans le systme GSM, la synchronisation des tlphones mobiles est rendue possible par le calcul du dlai de propagation du signal, comme nous lavons expliqu cidessus.Gnralement, ce dlai reste trs faible, les ondes radios se propageant dans lair la vitessede la lumire. Le tlphone mobile nest pas autoris transmettre durant toute la dure deson timeslot, une priode de garde est conserve en fin de slot afin damoindrir les chances de

superposition.Lors de la premire communication entre le tlphone mobile et la station de base, ce dernierna aucun moyen de connatre le dlai de propagation. Cest pourquoi la premiere trameTDMA(Appele trame daccs) a une priode de garde beaucoup plus longue que les autres trames.Cette priode correspond en fait au dlai de propagation dun signal provenant de la

priphrie de la zone de couverture de la cellule. Lorsque la station de base reoit cette


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premire trame, elle mesure lintervalle de temps entre le dbut du timeslot et linstant auquelelle a reu le dbut de la trame. Cet intervalle correspond au dlai de propagation qui devraensuite tre utilis par le mobile.Dans les systmes radios, le TDMA est quasiment toujours utilis conjointement avec unmultiplexage en frquence (FDMA).

Un autre avantage important du TDMA est que lquipement radio du mobile na besoin derecevoir et de transmettre que durant son timeslot. Le reste du temps, le mobile peut effectuerdes mesures sur le rseau, afin de dtecter les autres frquences disponibles. Cela facilite5 grandement les procdures de handovers, qui sont particulirement ardues dans les systmesCDMA.Un inconvnient du TDMA est quil engendre des interfrences sur des frquencesdirectement lie la longueur du timeslot. Ceci correspond au bruit dsagrable qui peut treentendu lorsquun tlphone mobile est pos prs dune radio ou de hauts parleurs. Un autreinconvnient est que les temps morts entre les timeslots induisent une limitation de la largeurde bande passante potentiellement disponible. Cest pourquoi les recherches visant inclure le

TDMA dans la technologie UMTS ont t rapidement abandonnes, faisant du TDMA unetechnologie purement CDMA.

4 TDMA dynamique

En dynamic time division multiple access , un algorithme rserve dynamiquement unnombre variable de timeslots dans les trames pour chaque utilisateur, en fonction de la qualitde service requise pour chaque communication.

IV - LE STANDARD GENERAL PACKET RADIO SERVICE OU LE 2.5 G (GPRS)

Aujourd'hui, le transport des donnes sur le rseau GSM n'autorise qu'au mieux des dbitsde 9,6 kbit/s. Si ces dbits permettent d'utiliser des services WAP basiques, peuconsommateurs en bande passante, ils ne permettent pas d'offrir un vritable serviced'accs Internet.D'autres part, le mode de connexion Internet doit tre de type permanent avec unefacturation forfaitaire. Le mode actuel support par la norme GSM est une facturation ladure, relativement leve, incompatible avec le mode de consultation d'Internet qui le plussouvent s'effectue en mode non connect. En effet, la plupart du temps lorsque l'on consulteun service Internet, on effectue une requte vers un serveur, celui-ci renvoie une rponse, etl'on passe ensuite un certain temps consulter les informations renvoyes. En gnral, letemps pass consulter les informations est largement suprieur celui ncessaire

effectuer la requte et recevoir la rponse du serveur.Le mode de connexion du standard GSM est un mode connect en utilisant la commutationde circuit. Une fois la communication tablie, le canal de donnes dans la cellule du rseauGSM est monopolis pour cette connexion, y compris pendant les temps d'inactivit del'usager. Le canal est donc rendu indisponible d'autres utilisateurs, alors qu'aucun trafic netransite par ce canal. La monopolisation d'un canal a, outre le problme de l'indisponibilit

pour les autres utilisateurs, l'inconvnient de gnrer un cot de connexion lev, dd'ailleurs principalement cette monopolisation.


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C'est pourquoi la technologie GPRS (General Packet Radio Service) a t dfinie,permettant de contourner le problme de monopolisation de canal, et par la mme dersoudre le problme de la facturation la dure, ainsi que de permettre des dbitsrsolument plus importants.La partie 1 prsente les avantages du GPRS par rapport au GSM pour les services de

donnes. La partie 2 montre l'impact de la technologie GPRS sur le rseau GSM existantet son intgration. L'architecture GPRS avec ses entits et ses interfaces est dcrite la

partie 3.

1 - Avantages du rseau GPRS

Parmi les avantages de GPRS compar au GSM pour les services de donnes, figurent :Des dbits levs : Les dbits proposs par GPRS sont suprieurs au dbit de 9,6 kbit/soffert par GSM pour le transfert de donnes: Ceci est possible en configurant l'quipementmobile afin d'utiliser plusieurs ITs (Intervalles de temps) dans les sens montants etdescendants. En pratique, un quipement GPRS peut gnralement utiliser 4 ITs dans le sens

descendant et 2 ITs dans le sens montant. Les dbits obtenus sont alors de 50 kbit/s et 20kbits/s respectivement.Une connexion permanente : Outre une augmentation du dbit, le temps d'tablissementde session GPRS et l'accs au service est plus court qu'avec GSM.Une session est tablie pour transfrer et recevoir des donnes, Si l'usager dispose d'uneadresse IP statique, il est aussi possible de notifier la station mobile de l'arrive de paquets(Push) afin qu'elle puisse ouvrir une session GPRS et recevoir les donnes. Alors que leGSM actuel fonctionne en mode "connect", appel galement mode "circuit", le GPRSutilise pour sa part le mode de connexion virtuel. En mode "virtuel", les ressources sont

partages. L'IT n'est jamais affect un utilisateur unique, mais partag entre un certainnombre d'utilisateurs. Chaque utilisateur en dispose lorsqu'il en a besoin et uniquement dansce cas. Le reste du temps, elles sont disponibles.Une facturation au volume ou au contenu : GPRS permet de facturer les services enfonction du volume (nombre de paquets changs) ou en fonction du contenu (e.g., parimage envoye), la diffrence de la politique de facturation la dure pour le transfert dedonnes en mode circuit. Cela permet de disposer d'une session de donnes "permanente"sans que l'usager ait payer pour les priodes d'inactivit et sans allocation de ressource demanire statique.Un support pour de nouveaux services : Parmi les applications envisageables grce aurseau GPRS, figurent : La navigation sur Internet partir dun portable ou dun PDA.

Lenvoi et la rception de photos ou cartes postales. Lenvoi et la rception de squences vido telles que des bandes annonce. Lusage des groupes de discussions (chat). Laccs au rseau Intranet de son entreprise. Le partage des donnes. La tlmtrie.Ces applications ntant pas exhaustives, de nombreuses nouvelles applications vontapparatre sur le march au fur est mesure que le taux de transfert augmentera.


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Une intgrit du transfert des donnes : GPRS amliore l'intgrit du transfert de donnes travers plusieurs mcanismes. D'abord, les donnes de l'usager sont encodes avec desredondances afin d'amliorer la rsistance aux mauvaises conditions radio. Cetteredondance est plus ou moins importante en fonction de la qualit de l'interface radio. GPRSdfinit quatre scnarii de codage, CS1 CS4. Initialement, seuls CS-1 et CS-2 seront

supports, permettant un dbit de 9 et 14 kbit/s par IT. Si une erreur est dtecte sur unetrame reue dans la BSS, la trame est retransmise jusqu' ce qu'elle soit reue sans erreur

pour tre transfre sur le sous-systme rseau GPRS.Des mcanismes de scurit sophistiqus : GPRS s'appuie sur le modled'authentification et de chiffrement propos par GSM. Lorsqu'une station mobile tented'initierune session GPRS, elle est authentifie grce des cls d'authentification et des calculsraliss par la carte SIM et l'AuC. Outre l'authentification GPRS, une secondeauthentification peut tre mise en oeuvre pour l'accs Internet ou un rseau de donnesd'entreprise en utilisant le protocole RADIUS (Remote Authentication Dial In User Service).

GPRS assure par ailleurs le chiffrement des donnes de l'usager entre la station mobile et lesous-systme rseau GPRS alors que dans le rseau GSM, le chiffrement est assur entrela station mobile et l'entit BTS.Un passage oblig pour la migration vers l'UMTS : Les noeuds GPRS seront rutiliss

pour la migration vers l'UMTS.

2 - Impact de GPRS sur GSM

Afin dintgrer GPRS (General Packet Radio Service) dans une architecture GSM existante,Un nouveau type de noeud appel GSN (GPRS Support Node) est introduit (Figure 7). Les


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GSNs sont responsables de la livraison et du routage des paquets de donnes entre lastation mobile (MS, mobile station) et des rseaux de donnes externes (PDN, Packet Data

Network).En rutilisant linfrastructure GSM, le cot dintroduction de GPRS dans le rseau GSM est

principalement relatif lextension logicielle des entits GSM. Les principaux matriels

rajouts larchitecture GSM existante sont lintgration dune carte PCU (Packet ControlUnit) dans lentit BSC, la fourniture de nouveaux terminaux GPRS aux usagers,lintroduction des nuds de commutation de paquets GPRS, savoir SGSN et GGSN, lamise en place d'un Charging Gateway pour la taxation GPRS et d'OMC-G (Operations andMaintenance Centre - GPRS) pour l'exploitation des quipements de rseau GPRS.Lextension logicielle peut tre effectue efficacement. Dans la majorit des solutions

proposes par les constructeurs, il est possible de tlcharger de nouveaux logiciels GPRSdans les BTS et les BSC. Le tableau 1 montre les extensions requises pour chaque entit durseau.

3 - Architecture GPRS : Entits et Interfaces

3.1 SGSN

Lentit SGSN (Service GPRS Support Node) se charge dans son aire de service destransmissions de donnes entre les stations mobiles et le rseau mobile. Le SGSN est reli

par des liens Frame Relay au sous-systme radio GSM.Le SGSN est connect plusieurs BSC et prsent dans le site dun MSC.Le SGSN :

Authentifie les stations mobiles GPRS Prend en charge lenregistrement des stations mobile au rseau GPRS (attachement) Prend en charge la gestion de la mobilit des stations mobiles. En effet, une stationmobile doit mettre jour sa localisation chaque changement de zone de routage. Etablit, maintient et libre les contextes PDP, qui correspondent des sessions dedonnes permettant la station mobile d'mettre et de recevoir des donnes. Relaie les paquets de donnes de la station mobile au rseau externe ou du rseau lastation mobile


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Collecte les donnes de taxation de linterface air Sinterface dautres nuds (HLR, MSC, BSC, SMSC, GGSN, Charging Gateway).

3.2 GGSN

Lentit GGSN (Gateway GPRS Support Node) joue le rle dinterface des rseaux de

donnes externes (e.g., X.25, IP). Elle dcapsule des paquets GPRS provenant du SGSNles paquets de donnes mis par le mobile et les envoie au rseau externe correspondant.Egalement, le GGSN permet dacheminer les paquets provenant des rseaux de donnesexternes vers le SGSN du mobile destinataire. Le GGSN est gnralement prsent dans lesite dun MSC. Il existe un GGSN ou un nombre faible de GGSN par oprateurLe GGSN : Joue le rle dinterface aux rseaux externes de type IP ou X.25 mme si en pratiqueseule l'interface vers des rseaux IP est mise en oeuvre. Ressemble un routeur. Dailleurs dans de nombreuses implantations, il sagit dunrouteur IP avec des fonctionnalits supplmentaires.

Relaie les paquets aux stations mobiles travers un SGSN; Il faut noter que les paquetsne sont pas dlivrs la station mobile si cette dernire na pas activ un contexte PDP. Route les paquets mis par la station mobile la destination approprie. Filtre le trafic usager. Collecte les donnes de taxation associes lusage des ressources entre SGSN etGGSN. Sinterface dautres noeuds (SGSN, HLR, Charging Gateway).Les termes SGSN et GGSN identifient des entits fonctionnelles qui peuvent tre implantesdans un mme quipement ou dans des quipements distincts (comme pour les entitsfonctionnelles MSC et GMSC).

3.3 PCU

Pour dployer le GPRS dans les rseaux d'accs, on rutilise les infrastructures et lessystmes existants. Il faut leur rajouter une entit responsable du partage des ressources etde la retransmission des donnes errones, l'unit de contrle de paquets (PCU, PacketControl Unit) par une mise jour matrielle et logicielle dans les BSCs.

3.4 Backbones GPRS

Lensemble des entits SGSN, GGSN, des routeurs IP ventuels reliant les SGSN et GGSNet les liaisons entre quipements est appel rseau fdrateur GPRS (GPRS backbone).On peut distinguer deux types de backbones GPRS :

Backbone intra-PLMN : il sagit dun rseau IP appartenant loprateur de rseauGPRS permettant de relier les GSNs de ce rseau GPRS. Backbone inter-PLMN : Il sagit dun rseau qui connecte les GSNs de diffrentsoprateurs de rseau GPRS. Il est mis en oeuvre sil existe un accord de roaming entredeux oprateurs de rseau GPRS.Deux backbones Intra-PLMN peuvent tre connects en utilisant des Border Gateways(BGs). Les fonctions du BG ne sont pas spcifies par les recommandations GPRS. Auminimum, il doit mettre en oeuvre des procdures de scurit afin de protger le rseau intra-


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PLMN contre des attaques extrieures. La fonctionnalit de scurit est dtermine sur labase d'accords de roaming entre les deux oprateurs.

3.5 CGF

La passerelle de taxation (CGF, Charging Gateway Function) permet le transfert des

informations de taxation du SGSN et du GGSN au systme de facturation (BS, BillingSystem). L'entit CGF peut tre implante de faon centralise ou de manire distribue entant intgre aux nuds SGSN et GGSN. L'interface entre les GSNS et l'entit CGF estsupporte par le protocole GTP'.

3.6 MS

Une station mobile GPRS (MS, Mobile Station) peut fonctionner dans l'une des classessuivantes :Classe A : Un mobile GPRS classe A peut se rattacher simultanment aux rseaux GSM(IMSI-Attach) et GPRS (GPRS-Attach). L'usager mobile peut alors disposer simultanment

d un service GPRS et d une communication tlphonique. Le service GPRS est pris encharge par le SGSN alors que la communication tlphonique est supporte par le MSC. Unmobile classe A GPRS doit disposer au minimum de deux ITs dans le sens montant et dedeux ITs dans le sens descendant. Des ITs supplmentaires peuvent lui tre allous pour letrafic GPRS afin d'amliorer la vitesse de transfert.Classe B : Un mobile GPRS classe B peut s'enregistrer auprs d'un MSC/VLR et d'un SGSNsimultanment afin de pouvoir disposer des services GSM et GPRS. Il dispose dun modede veille double qui scrute les appels classiques et les demandes de service GPRS mais quine peut activer quun seul type de service. Si l'usager est actif dans une session GPRS et qu'ilreoit un appel tlphonique entrant, il peut soit continuer sa session auquel cas l'appeltlphonique est redirig vers sa boite vocale, soit accepter l'appel tlphonique et dans ce cas,la session GPRS est suspendue; elle sera reprise la fin de l'appel tlphonique. Un mobileGPRS classe B requiert au minimum un IT dans le sens montant et un IT dans le sensdescendant. Des ITS supplmentaires peuvent lui tre allous pour le trafic GPRS afind'amliorer la vitesse de transfert.Classe C : Lusager doit positionner son mobile soit en mode GSM, soit en mode GPRS. Enmode GSM, il a accs toutes les fonctionnalits dun terminal GSM ordinaire. En modeGPRS, il peut initier des sessions de donnes. Un mobile GPRS classe C a deuxcomportements possibles :Mobile GPRS Classe CC : Il s'enregistre au rseau GSM et se comporte comme un mobileGSM ne pouvant ainsi accder qu'aux services de commutation de circuit.

Mobile GPRS Classe CG : Il s'enregistre au rseau GPRS permettant l'accs au serviceGPRS uniquement.Un mobile GPRS classe C requiert au minimum un IT dans le sens montant et un IT dans lesens descendant. Des ITS supplmentaires peuvent tre allous au mobile GPRS classe CG

pour le trafic GPRS afin d'amliorer la vitesse de transfert.Classes multislot

Indpendamment des classes de terminaux (A, B, C), la classe multislot dune station mobileGPRS est un des principaux facteurs diffrentiateur. Elle permet de dterminer le nombre


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maximum d'ITS que la station mobile peut utiliser dans les sens montant d'une part, et dansle sens descendant d'autre part. Elle indique par ailleurs le nombre total d'ITS pouvant treutiliser simultanment dans les sens montants et descendantsPar exemple, si la classe est 6, 4 ITS au maximum peuvent tre allous la station mobile,dont un nombre infrieur ou gale 3 dans le sens descendant et un nombre infrieur ou

gal 2 dans le sens montant.Rx:Nombre maximum d'ITS dans le sens descendant que la station mobile peut utiliser partrame radio GSM appele trame TDMA (Time Division Multiple Access).Tx:Nombre maximum d'ITS dans le sens montant que la station mobile peut utiliser partrame TDMASomme:Nombre total d'ITS dans les sens montant et descendant que la station mobile peututiliser simultanment un instant donn par trame TDMA.Afin d'acheminer le trafic GPRS, de nouveaux schmas de codage (CS, Coding Scheme) ontt dfinis et normaliss. A chacun correspond un dbit donn (Tableau 3).La norme GPRS prvoit de faire passer dans chaque IT rserv une session GPRS un

dbit de donnes variant de 9,05 kbit/s (en CS-1) 21,4 kbit/s (CS-4).


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Chaque terminal est capable de communiquer en utilisant plusieurs ITS de chaque trame radioGSM qui en contient 8 et ce dans les deux sens (montant et descendant). Ce qui permet enthorie un dbit maximal en utilisant le codage CS-4 de huit fois 21,40 kbit/s, soit 172,1kbit/s. Par contre, un tel dbit ne sera jamais atteint pour plusieurs raisons : Les seuls schmas de codage implants et utiliss sont CS-1 et CS-2. On ne dpassera donc

pas 13,4 kbit/s par IT. En effet, l'efficacit des diffrents codages est inversementproportionnelle leur rsistance aux erreurs. Les codages CS-3 et CS-4 permettent d'obtenird'excellents dbits par IT, mais sont difficilement utilisables car ils ncessitent des conditionsde communication excellentes entre le terminal et les stations de base, ce qui est rarement lecas. Il est aussi peut probable que le nombre d'ITS utiliss pour communiquer soit gal 8. Lesterminaux actuels supportent 3 4 ITS. De plus, cela reviendrait allouer la capacit entired'une trame radio un seul utilisateur, ce qui n'est pas forcment souhait par l'oprateur. Enfin, considrons non pas le dbit thorique mais le dbit utile, c'est dire rellement ddiau transport des donnes utilisateur. Il est gal au dbit thorique auquel on retranche le dbit

induit par les en-ttes des couches protocolaires. Pour une communication en CS-2 le dbitutile n'est que de 10,4 kbit/s pour un dbit thorique de 13,4 kbit/s

3.7 Interfaces GPRS

La norme GPRS dfinit un certain nombre d'interfaces pour assurer le fonctionnement entreSGSN et GGSN et l'interfonctionnement avec les entits GSM Gb : Linterface GS connecte le SGSN et le BSS (Base Station Subsystem). Il sagit dunservice de transport Frame Relay sur lequel sappuient les protocoles de signalisation radioGPRS. Gr: Linterface Gr est une interface MAP / SS7 entre le SGSN et le HLR. Elle est utiliselorsque le SGSN contacte le HLR afin dobtenir des donnes de souscription dusagers GPRS. Gd: Linterface Gd est une interface MAP / SS7 entre le SGSN et le SMSC afin dassurer lalivraison de SMS d'un usager GPRS. GS : Linterface GS est une interface BSSAP+ / SS7 entre le SGSN et le MSC/VLR

permettant l'attachement ou la mise jour de localisation combine GSM et GPRS. Gf : Linterface Gf existe entre le SGSN et lEIR. Elle permet de vrifie lauthenticit del'quipement mobile auprs de lEIR. Elle est supporte par le protocole MAP/SS7. Gn : LInterface Gn est linterface de base dans le backbone GPRS et est utilise entre lesGSNs. Le protocole utilis sur cette interface est GTP (GPRS Tunneling Protocol) quis'appuie sur un transport TCP/IP ou UDP/IP. Il sagit dun protocole de contrle (pourltablissement, le maintien et la libration de tunnels entre GSNs), et de transfert des donnes

dusager. Gc : Linterface Gc est une interface MAP / SS7 entre le GGSN et le HLR dans le cas duneactivation dun contexte PDP initi par le GGSN. Le GGSN utilise cette interface pourinterroger le HLR et identifier ainsi ladresse IP du SGSN auquel est rattache la stationmobile. Gp : Linterface Gp connecte un GSN dautres GSNs de diffrents PLMNs. Elle sertnotamment pour le transfert des donnes concernant un usager GPRS en roaminginternational. Le protocole utilis sur cette interface est le protocole GTP.


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Gi : Linterface Gi connecte le PLMN avec des rseaux de donnes externes. Dans lestandard GPRS, les interfaces aux rseaux IP (Ipv4 et Ipv6) et X.25 sont supportes. En

pratique, il sagit principalement dune interface vers des rseaux externes IP. Ga : L'interface Ga connecte un SGSN ou un GGSN une entit CGF. Elle sert pour letransfert de tickets de taxation des nuds GSN l'entit CGF. Le protocole utilis sur cette

interface est GTP' en utilisant un transport TCP/IP ou UDP/IP.

4 Conclusion : De GPRS vers UMTS

Le GPRS est lui-mme susceptible d'voluer vers la technologie EDGE (Enhanced Data Ratesfor GSM Evolution). Cette dernire propose un dbit suprieur (en pratique 100 kbit/s) etncessite une modification technique moindre que pour l'UMTS (Elle est qualifie ce titrede technologie 2,75 G). Elle est en revanche beaucoup plus onreuse que la migrationGSM/GPRS car elle ncessite une nouvelle technologie de modulation. Potentiellementl'EDGE pourrait s'intgrer aux rseaux GSM/GPRS en Europe.

V - Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE)

Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE acronyme anglais de tranchant (d'unelame)) est une norme de tlphonie mobile, une volution du GPRS qui est une extension deGSM avec rtrocompatibilit. Il est connu aussi sous les noms Enhanced GPRS (EGPRS),IMT Single Carrier (IMT-SC) orEnhanced Data rates for Global Evolution. EDGE estconsidr comme une technologie pr-3G et fait partie des solutions 3G de l'UIT1. EDGE servle tre un complment d'un rseau UMTS pour offrir des services haut dbit davantage d'utilisateurs en zone rurale ou zone suburbaine non dense qu' ceux en zoneurbaine,et, d'autre part, peut tre une tape en vue du lancement d'un rseau 3G qui est une

meilleure solution pour les utilisateurs en zone urbaine dense.

Contexte

Les contenus mobiles de plus en plus graphique et de plus en plus orient vers la vido, pousse une volution technique2 car les dbits fournis pour les communications orientsdonnes par le GSM, 2e gnration de mobiles, sont insuffisants2. L'volution directe depuisun rseau GSM vers un rseau UMTS (dit 3e gnration ou 3G) tant coteuse, les oprateursont cherch des alternatives et lune dentre elles est lEDGE, qui est prsent comme la

gnration 2,75. EDGE est vu par certains oprateurs comme une alternative (BouyguesTelecom) ou un complment, pour tous (Orange France) ou pour les entreprises uniquement(SFR), l'UMTS. La norme UMTS impose en effet de dployer un nouveau rseau physiqueet donc des investissements trs lourds pour les oprateurs. Le standard EDGE vise optimiser la partie radio dun rseau mobile sur la partie "donnes" afin daugmenter lesdbits principalement en voie descendante (i.e. sur les tlchargements)...


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L'EDGE prsente l'avantage de pouvoir utiliser les infrastructures dj dployescontrairement l'UMTS 3.

Dbit et codage

Le dbit maximal a t fix 384 kbit/s par lITU (International Telecommunication Union)dans le but de respecter la norme IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000). Chaque bloc de transmission compos de quatre squences est analys et la probabilitderreur est estime. En cas de problme, une adaptation automatique de la modulation et duschma de codage (donc du dbit) est effectue .

EDGE est quatre fois plus efficace que le GPRS. GPRS utilise quatre mthodes de codage(CS-1 4) quand EDGE utilise neuf modulations et mthode de codage (MCS-1 9).

Coding and modulation

scheme (MCS)

Bit Rate

(kbit/s/slot)Modulation

MCS-1 8.80 GMSK

MCS-2 11.2 GMSK

MCS-3 14.8 GMSK

MCS-4 17.6 GMSK

MCS-9 59.2 8-PSK

Les 4 premiers schmas de modulations utilisent la modulation GMSK (Gaussian MinimumShift Keying) alors que les 5 derniers utilisent la modulation 8-PSK.

Modulation 8-PSK

Dans 8-PSK (Phase-shift keying), 3 bits conscutifs sont reprsents dans 1 symbole. Chaquesymbole est situ gale distance sur le cercle complexe.

Ainsi, le nombre de symboles transmis dans une certaine priode est le mme que pour leGPRS mais cette fois, chaque symbole transmis contient 3 bits donc le dbit est accru.

Cependant, la contrepartie est que la distance entre symbole est moindre quavec le GPRS. Lerisque dinterfrence inter-symbole s'en trouve accru. Si les conditions de rception sont

bonnes, cela ne pose pas de problmes mais dans le cas contraire, il y aura des erreurs. Desbits supplmentaires seront utiliss pour ajouter plus de codes de corrections derreurs afin derecouvrer les donnes.

Notons par ailleurs que linstar dun rseau GPRS le rseau EDGE a la possibilitdutiliser plusieurs canaux simultanment, offrant ainsi une plus grande bande passante lutilisateur.


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Accs multiple

LEDGE utilise aussi lAccs Multiple Rpartition dans le Temps (AMRT) ; il sagit dunmultiplexage temporel.

Tous les utilisateurs utilisent la bande passante mais un espace temporel est affect chacun.Ainsi, lAMRT consiste diviser le temps, en petits intervalles, et attribuer un intervalle detemps donn chaque canal. Notons quun intervalle de scurit doit tre intgr entre chaquecanal.

Bande de frquences

La norme EDGE aura lavantage de pouvoir rapidement sintgrer au rseau GSM existant.En mission, un mobile EDGE linstar dun GSM mettra donc dans une bande quis'tend de 890 915 MHz (Uplink). En rception, la bande sera 935 960 MHz (Downlink).Ainsi, pour une communication, il y aura 45 MHz de sparation entre le canal dmission et le

canal de rception (Duplex separation).

Ces bandes de frquences sont divises en portions de 200 kHz (RF carrier spacing) chacune ;ce sont les canaux de transmission. Il y en a donc au total 125 qui sont rpartis entre lesoprateurs. Chaque canal peut accueillir jusqu 8 transmissions simultanes en temps

partag.

EvolvedEDGE

Evolved EDGE apporte un certain nombre d'amlioration EDGE. La latence a t diminueen divisant par deux intervalles de transmission (Transmission Time Interval) en le passant de20 ms 10 ms). La bande passante thorique maximale a volu jusqu' 1 Mbit/s et la latencea t rduite 80 ms en utilisant deux porteuses, une frquence de symboles plus leves, descodages plus complexes (32QAM et 16QAM la place de 8-PSK) et des turbo codes pouramliorer la correction d'erreur. D'autre part, la qualit du signal a t amliore en utilisantdes antennes diples. EDGE Evolution peut tre mis en place progressivement travers desmises--jour logiciel.


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CHAPITRE 3 : La troisime gnration des rseaux mobiles

I- UMTSLUniversal Mobile Tlcommunications System (UMTS) est l'une des technologies de

tlphonie mobile de troisime gnration (3G) europenne. Elle est elle-mme base sur latechnologie W-CDMA, standardise par le 3GPP et constitue l'implmentation europennedes spcifications IMT-2000 de l'UIT pour les systmes radio cellulaires 3G.

L'UMTS est parfois aussi appel 3GSM, soulignant l'interoprabilit qui a t assure entrel'UMTS et le standard GSM auquel il succde.

On l'appelle galement et plus simplement 3G, pour troisime gnration.

Voir aussi le tableau de synthse des diffrentes gnrations de technologies de tlphoniemobile.

Dbuts

Le dploiement de l'UMTS, initialement prvu pour le dbut du sicle a t frein en raisonde son cot et de la mauvaise conjoncture conomique du monde des tlcommunicationssuite l'clatement de la bulle internet.

Le 1er dcembre 2002, l'oprateur norvgien Telenor a annonc le dploiement du premier

rseau commercial UMTS. L'oprateur autrichien Mobilkom Austria a quant lui lanc lepremier service commercial UMTS le 25 septembre 2002. En France, SFR a lanc son offrecommerciale le 10 novembre 2004 et Orange a fait de mme le 9 dcembre 2004. L'oprateurBouygues Telecom a prfr se concentrer sur la technologie EDGE en 2005, pour offrir lesmmes types de services (except la visiophonie) avec un investissement moindre ;nanmoins, Bouygues Telecom dispose d'une licence UMTS et a t tenu, du fait de sesengagements envers l'ARCEP, ouvrir son rseau commercialement dbut 2007. Suez s'taitalli l'oprateur espagnol Telefonica pour proposer une offre dans le cadre de l'appel candidature lanc par l'ART en 2003 sous la dnomination ST3G , mais n'a finalement pasdpos sa candidature, abandonnant le projet quelques jours avant l'chance de remise des

offres.

C'est le 18 dcembre 2009, aprs de trs nombreuses pripties et tergiversations quel'ARCEP retient la candidature de Free (Illiad) pour la 4me licence UMTS. Elle estofficiellement attribue le 13 janvier 2010.


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Technologie et frquences

L'UMTS repose sur la technique d'accs multiple W-CDMA, une technique dite talementde spectre, alors que l'accs multiple pour le GSM se fait par une combinaison de divisiontemporelle TDMA et de division frquentielle FDMA. Lors de la CAMR de 1992 organise

par lUIT Torremolinos (province de Mlaga en Espagne), les bandes suivantes avaient tdsignes pour le systme IMT-2000 (exploit sous le nom UMTS en France) :

y Duplex temporel TDD : 1 885,00 1 920,00 MHz (bande de 35 MHz) et 2 010,00 2 025,00 MHz (bande de 15 MHz) ;

y Duplex frquentiel FDD : 1 920,00 1 980,00 MHz (uplinkde 60 MHz) et 2 110,00 2 170,00 MHz (downlinkde 60 MHz) ;

y Bandes satellites : 1 980,00 2 010,00 MHz (uplink de 30 MHz) et 2 170,00 2 200,00 MHz (downlinkde 30 MHz).

La bande passante dun canal est de 5 MHz avec une largeur spectrale relle de 4,685 MHz.

Distribution des frquences en France

Les attributions de bandes en France sont rglementes par la dcision no 00-0835 delARCEP en date du 28 juillet 2000. Le texte a t publi au JORF sous la rfrence NORARTL0000422V 1.

Comme prvu par lARCEP lors de lattribution des licences (en 2001 et 2002), la bande des900 MHz actuellement utilise pour le GSM sera ralloue la 3G prochainement, avec une

possible redistribution des frquences.

Dbit

L'UMTS permet thoriquement des dbits de transfert de 1,920 Mb, mais fin 2004 les dbitsofferts par les oprateurs dpassent rarement 384 kb. Nanmoins, cette vitesse est nettementsuprieure au dbit de base GSM qui est de 9,6 kb.

Le dbit est diffrent suivant le lieu d'utilisation et la vitesse de dplacement de l'utilisateur :

y en zone rurale : 144 kb pour une utilisation mobile (voiture, train, etc.) ;y en zone urbaine : 384 kb pour une utilisation pitonne ;y dans un btiment : 2 000 kb depuis un point fixe.

Applications et services

Grce sa vitesse accrue de transmission de donnes, l'UMTS ouvre la porte desapplications et services nouveaux. L'UMTS permet en particulier de transfrer dans des tempsrelativement courts des contenus multimdia tels que les images, les sons et la vido.Initialement, on a pu croire que les nouveaux services concernent surtout l'aspect vido :visiophonie, MMS Vido, vido la demande, tlvision. S'il est encore tt pour dire s'ils


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vont clore dans le futur, la 3G a en fait t principalement colonise par une utilisation detype Internet, et ce principalement depuis l'explosion du march des smartphones et desrseaux sociaux.

Dploiement commercial dans le monde

On estime que fin 2006, il y a plus de 80 millions d'utilisateurs UMTS et que des servicesUMTS sont offerts par 155 oprateurs travers le monde. Pour autant :

y Les recettes retires actuellement par les oprateurs avec l'UMTS sont relativementmodestes par rapport l'ensemble des revenus gnrs par les autres services mobilesnotamment GSM.

y Le nombre d'abonns l'UMTS croit, mais la recette moyenne par abonn (ARPU) nefait pas de mme. L'essentiel des recettes concerne encore les applications de basecomme la voix, les messages courts SMS et les retours de sonnerie musicale (ringtone), et non les services data. Les nouvelles applications (MMS, TV, musique, vidotlphonie) taient censes apporter de nouvelles recettes pour compenser les lourdsinvestissements, mais elles n'ont pas encore tenu leurs promesses.

y La densit des rseaux est encore faible moyenne. Pour tre en mesure de fournir desservices avec une couverture ad hoc, l'UMTS ncessite des investissements levs.Orange France indique [Quand ?] tre au stade de pouvoir couvrir 65 % de la populationavec 6 500 sites. Un autre grand oprateur historique (Telecom Italia) indique avoirdploy 11 000 sites. Il estime que, pour fournir un service de 2Mbit/s avec une bonnecouverture du territoire, il lui faudrait dployer 100 000 sites (soit 10 fois plusqu'aujourd'hui)[rf. souhaite].

y Face ce problme de rentabilit (investissements levs, recettes modestes), et du faitde l'volution rapide des technologies, plusieurs oprateurs importants2 ont annoncvouloir sauter l'tape UMTS en dployant des rseaux bass sur des technologies

mobiles 4G entirement bases sur IP plus performantes et moins coteuses.y Parmi les technologies 4G, il existe deux coles : WiMAX mobile base sur la

technologie MIMO et normalise par l'IEEE, et LTE/SAE (Long Term Evolution / System Architecture Evolution ) qui est une initiative dfendue par le 3GPP dans laligne de l'UMTS. Plusieurs oprateurs dans diffrents pays commencent tester leWiMAX mobile alors que les premiers dploiements commerciaux de LTE ne sont

pas attendus avant 2009-2010.y L'UMTS impose de dployer un nouveau rseau physique et donc des investissements

trs lourds pour les oprateurs. Comme solution complmentaire ou alternative faible cot l'UMTS, et en attendant d'investir vraiment dans la 4G, les exploitants de

rseau GSM pourraient tre tents de simplement mettre jour les quipements desrseaux 2G existants en utilisant Evolved EDGE, volution de la technologieEDGE capable de supporter des dbits de 450 500 Kbit/s. Les rseaux EDGE

prsentent l'avantage d'avoir dj une bonne couverture.

II- HSDPA


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Le High Speed Downlink Packet Access (abrg en HSDPA) est un protocole pour latlphonie mo

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