Global System for Mobile Communications
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Cette page concerne la norme GSM, pour l'appareil homonyme voir téléphone mobile
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Le Global System for Mobile Communications ou GSM (historiquement Groupe Spécial Mobile) est une norme numérique de seconde génération pour la téléphonie mobile. Elle fut établie en 1982 par le CEPT (Conférence des Administrations Européennes des Postes et Télécommunications).
Elle a été mise au point par l'ETSI sur la gamme de fréquence des 900 MHz. Une variante appelée Digital Communication System (DCS) utilise la gamme des 1800 MHz. Cette norme est particulièrement utilisée en Europe, en Afrique, au Moyen-Orient et en Asie. Deux autres variantes en 850 MHz et en 1900 MHz (PCS) sont également utilisées. La protection des données est assurée par les algorithmes de chiffrement A5/1 et A5/2. Une norme GSM-400, utilisant les fréquences de 450 Mhz ou 480 Mhz, est également à l'étude.
Tel qu'il a été conçu, le réseau GSM est idéal pour les communications de type 'voix'. Le réseau étant commuté, les ressources ne sont allouées que pour la durée de la conversation, comme lors de l'utilisation de lignes téléphoniques fixes. Les clients peuvent soit acheter une carte prépayée, soit souscrire un abonnement.
Il est à noter qu'en Belgique, le terme GSM est utilisé pour téléphone portable.
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[modifier] Historique
Le concept cellulaire provient des réseaux de première génération. Chaque point de couverture était un rayon de 50 kilomètres avec, au centre de chaque cercle de couverture, un relais et une station de base. Ces cercles étant assemblés ou non, sans se soucier d'un quelconque problème de roaming. Chaque utilisateur se trouvant dans le rayon de couverture avait une bande statique allouée à son téléphone, ceci avec ou sans communication téléphonique. Ainsi chaque station pouvait fournir autant de canaux de communication que de bandes de fréquence disponibles. Ce système, peu fiable, fut remplacé par un autre système permettant d'allouer une bande de fréquence uniquement si l'utilisateur en avait besoin, permettant aussi d'augmenter potentiellement le nombre d'abonnés jusqu'à un certain stade, dans l'hypothèse où tous les abonnés ne téléphonent pas en même temps. Le système du GSM était à ses balbutiements. Les antennes des BSC alors nécessitaient des puissances assez importantes (jusqu'à 8 watts de façon courante) et les récepteurs également. Cependant, et afin d'éviter les interférences, chaque cercle de couverture ne pouvait pas utiliser les mêmes fréquences réduisant ainsi le spectre fréquentiel.
En 1987, les choix technologiques concernant l'utilisation des télécommunications mobiles sont fixés par le groupe GSM. Ainsi la transmission numérique, le chiffrement des informations et le multiplexage temporel des canaux radios seront utilisés.
1991, première communication expérimentale faite par le groupe GSM. Le sigle GSM change également de signification pour devenir Global System for Mobile communications. Les spécifications techniques sont améliorées pour pouvoir fonctionner dans la bande des 1800 Mhz.
[modifier] GSM 850 et 1900
Ils sont présents aux États-Unis et au Canada, Certains pays n'utilisent que la norme GSM 850 (Équateur, Panama…). Le GSM 1900 est également appelé PCS 1900 (Personal Communications Service).
[modifier] GSM 900 et 1800
On rencontre ces deux types de réseaux en Europe, notamment, en Belgique, Espagne, France.
Le GSM 900 utilise la bande 890-915 MHz pour l'envoi des données et la bande 935-960 MHz pour la réception des informations.
Le GSM 1800 utilise la bande 1710-1785 MHz pour l'envoi des données et la bande 1805-1880 MHz pour la réception des informations.
Les appareils qui fonctionnent tant en 900 que 1800 sont appelés GSM dual band ou simplement dual band.
Le GSM 1800 est également appelé DCS 1800 (Digital Communication Systems).
[modifier] GSM 400
L'implentation d'un réseau GSM en 900 Mhz avec une bonne couverture est souvent difficile dans beaucoup de pays en développement. Les étendues à couvrir sont énormes, la densité de population très faible par endroit et les moyens financiers pour mettre en place l'infrastructure sont réduits. Le principal problème dans les zones peu peuplées est le nombre élevé de stations de base à installer. Même les pays industrialisés sont confrontés à ce problème de couverture dans les zones rurales.
L'utilisation de fréquences moins élevées augmenterait sensiblement la portée des stations de base. Ainsi en 450 Mhz, leur portée serait près du double de ce qu'elle serait en 900 Mhz. Ericsson [1] et Nokia [2] travaillent à la mise au point d'une norme GSM fonctionnant en 450 Mhz [3] ou en 480 Mhz [4].
Dans la bande 450, les fréquences utilisées seraient 450,4 à 457,6 MHz pour les liaisons montantes (GSM vers station de base) et 460,4 à 467,6 MHz pour les liaisons descendantes.
Dans la bande 480, les fréquences seraient 478,8 à 486 MHz en émission et 488,8 à 496 MHz en réception (base vers mobile).
Les pays qui avaient un réseau de téléphonie mobile analogique NMT-450 pourraient réutiliser ces fréquences pour le GSM-400 (450 Mhz)
Avec ces fréquences, la couverture pourrait atteindre 120 Km. C'est particulièrement bien adapté aux zones cotières, désertiques ou rurales, là où le trafic est faible et le terrain plat.
[modifier] L'identification des appareils
Les téléphones mobiles contiennent une carte SIM qui permet d'identifier l'utilisateur et parfois de stocker un certain nombre de numéros de téléphone. Chaque appareil est identifié, quelle que soit sa marque, par un numéro IMEI que l'on obtient, en entrant sur le clavier, la séquence : *#06#. Il convient de noter ce numéro et de le signaler à son opérateur, en cas de vol, de façon à procéder à son blocage. Cet identifiant ne doit pas être confondu avec l'IMSI contenu en SIM. Cependant sur un réseau cellulaire, un appareil est identifié via un TMSI (Temporary Mobile Station Identifier). Grâce à ce système de IMSI/TMSI, un téléphone portable ne voit pas son numéro d'appel divulgué sur le réseau. De plus, comme les TMSI changent souvent et sont parfois attribués à plusieurs appareils en même temps, une personne interceptant le trafic a très peu de chance d'associer un numéro de téléphone à un TMSI.
[modifier] Architecture réseau et protocole
Le réseau spécifique pour le GSM s'appelle PLMN (Public Land Mobile Network), chaque opérateur ayant le sien propre. Il est relié au Réseau Téléphonique Commuté Public (RTCP).
En ne tenant pas compte des extensions GPRS, un tel réseau est composé de 4 grandes entités:
- une station Mobile appelée Mobile Station (MS): c'est habituellement un téléphone mobile, mais de manière générale, cela peut être n'importe quel appareil disposant d'un transmetteur adéquat et d'une carte SIM.
- la partie radio du réseau, appelée Base Station Subsystem (BSS): elle est composée d'un maillage de stations de base (BTS) et de leurs station de contrôle (BSC). À cela se rajoute le Transcoder (Transcoder and Rate Adaptation Unit, TRAU ) qui se charge de la compression/décompression de la voix.
- la partie routage, appelée Network Subsystem (NSS) ou Core Network Subsystem, chargée d'acheminer la communication entre deux utilisateurs du réseau ou vers l'extérieur (réseau fixe par exemple): elle est composée de Mobile Switching Centers (MSC) reliés entre-eux qui effectuent le routage des communications. À chaque MSC est rattaché un Visitor Location Register (VLR) qui gère les informations des abonnés se trouvant dans la zone gérée par le MSC. Une base de données unique, le Home Location Register (HLR) gère la liste des abonnés de l'opérateur du réseau. Pour se connecter à d'autres réseaux extérieurs, il y a une passerelle dédiée, le commutateur réseau Gateway Mobile Switching Center (GMSC). L'AuC (Authentication Center) se charge de l'authentification des usagers.
- la partie Opération et Maintenance, gérée par l' Operation and Maintenance Center (OMC), qui est chargé de mettre en place et de veiller au bon fonctionnement des différents éléments du réseau.
[modifier] Communication entre le téléphone mobile et la station de base
L'AMRT (accès multiple à répartition dans le temps) et l'AMRF (accès multiple à répartition en fréquence) sont utilisées pour permettre à davantage d'utilisateurs d'être connectés sans saturer le réseau.
[modifier] Caractéristiques de l'interface radio
Le GSM utilise deux bandes de fréquences, l'une pour la voie montante, l'autre pour la voie descendante. La bande 890-915 MHz est utilisée pour la voie montante, tandis que la bande 935-960 MHz est utilisée pour la voie descendante. Chacune de ces bandes comprend 124 porteuses (canaux) de 200 kHz chacune. La modulation utilisée sur ces porteuses est la GMSK, qui permet d'éviter les chevauchements des porteuses.
Chaque porteuse comporte huit time slots (TS). Ils durent environ 577 μs. Les canaux physiques sont ces slots.
Chaque porteuse a un débit brut de 271 kbit/s, tandis que les canaux physiques ont donc un débit brut de 33,8 kbit/s. Le débit utile est quant à lui de 24,7 kbit/s.
[modifier] Services
Le réseau GSM permet plusieurs services :
- la voix ;
- les données (le WAP, le Fax ou bien comme un modem filaire classique) ;
- les messages écrits courts ou SMS;
- le Cell Broadcast (diffusion dans les cellules), qui permet d'envoyer le même SMS à tous les abonnés à l'intérieur d'une zone géographique ;
- les services supplémentaires (renvois d'appels, présentation du numéro ...).
- les services à valeur ajoutée comme par exemple les services de localisation (Location Based Services), d'information à la demande (météo, horoscope), de banque (consultation de compte, recharge de compte prépayés)
[modifier] Le GSM dans le monde
Les réseaux GSM (Global system communication) sont peu présents sur le continent américain (via quelques opérateurs comme Cingular Wireless et T-Mobile), alors qu'ils sont partout utilisés en Europe.
En Belgique, il existe trois opérateurs : Base, Mobistar, Proximus. GSM est également l'expression couramment utilisée pour désigner un téléphone portable en Belgique, tant francophone que néerlandophone.
- Proximus est une entreprise appartenant à Belgacom, l'opérateur historique (Vodafone possédait une participation de 25 %, mais celle-ci a été rachetée par Belgacom en août 2006) . Proximus détient le plus grand nombre de clients pour la téléphonie mobile : 4 200 000 en décembre 2004, soit 52% des parts du marché. Il avait commencé à offrir des services pour le 900 MHz puis pour le 1800 MHz.
- Mobistar est une entreprise créée en 1995 par France Télécom avec le groupe belge Telinfo, elle a également commencé à offrir des services pour le 900 MHz avant de proposer aussi le 1800 MHz.
- Base (possédée en partie par Royal KPN), anciennement appelée Orange est le dernier opérateur à apparaître sur le marché belge. Il a dès le début proposé le 1800 MHz mais sans permettre le 900 MHz.
En France, il existe également trois opérateurs: Bouygues Télécom, Orange et SFR. Les trois réseaux proposent un accès aux services 900 MHz et 1800 MHz, maintenant complétés par la technologie plus récente dite UMTS pour Orange & SFR (Ouverture réglementaire en début 2007 pour Bouygues Telecom).
- Orange France est une filiale via Orange SA de France Télécom, l'opérateur historique de téléphonie fixe français. Elle s'appelait autrefois France Télécom Mobile, et opérait sous les trois marques Itinéris, Ola et Mobicarte. (22,5 millions d'abonnés mobiles en 2006 )
- SFR (groupe SFR-Cegetel) est un opérateur privé de téléphonie mobile qui appartient à Vivendi Universal et à Vodafone.
- Bouygues Télécom est une filiale du groupe Bouygues, lequel est propriétaire notamment de la chaîne de télévision TF1.
En Italie, il existe quatre opérateurs :
- Tim Telecom Italia Mobile
- Tre sigle qui signifie le chiffre 3
Tre appartient à la Mobile Media Company du Groupe Hutchison Whampoa de téléphonie mobile oeuvrant en Italie, non cotée en bourse, et qui a son siège social de même que son siège d'exploitation à Milan. 3 a été le premier opérateur à fournir en Italie les services de téléphonie mobile au standard UMTS (W-CDMA); la compagnie est propriétaire du réseau UMTS, tandis que pour les zones non desservies directement, elle a conclu un accord de roaming avec le réseau GSM/GPRS de TIM. 3 Italia est le premier opérateur Italien et Européen pour le nombre de clients UMTS/HSDPA/DVB-H
- Vodafone
- Wind société fondée en 1997 par les groupes ENEL, France Télécom e Deutsche Telekom, mais à 100% italienne depuis 2003, troisième opérateur italien (détient environ 19% du marché).
Au Maroc, il y a deux opérateurs:
- Maroc Telecom, le plus ancien. 11,3 millions d'abonnés GSM
- Meditel , la plus récente 2000. 5 millions d'abonnés GSM
- Wana , la plus recente elle entre au marche l'annee 2007 . au base de 120.000 d'abobbes GSM il utilise la technologie GSM , GPRS , CMDA-2000
En Algérie, il y a trois opérateurs :
- Mobilis, le plus ancien des trois. Filiale de l'opérateur historique Algérie Télécom (7,3 millions d'abonnés)
- Djezzy, détenu par l'égyptien Orascom (10 millions d'abonnés)
- Nedjma, détenu par le groupe Watanyia (3 millions d'abonnés)
En Tunisie, il y a deux opérateurs :
- Tunisiana : unique opérateur GSM privé, fort de plus 2.7 millions d'abonnés (2006), détenu par le groupe Orascom Telecom
- Tunisie Télécom : opérateur historique en Tunisie fort de 3,5 millions d'abonnés GSM (2005)
En Mauritanie, il existe deux opérateurs :
- Mattel, la Mauritano-Tunisienne des Télécommunications ; le premier opérateur privé qui s'est installé dans le pays au mois d'octobre 2000 et qui compte à peu près 400 000 abonnés (un sixième de la population).
- Mauritel Mobile, un opérateur dont l'État mauritanien détient la moitié ; filiale de la Maroc Telecom et qui compte lui aussi 500 000 abonnés (un cinquième de la population).
La Suisse compte trois opérateurs :
Le Burkina Faso compte trois opérateurs :
- Telmob, filiale de l'Office National des Télécommunications (ONATEL), l'opérateur historique
- Celtel Burkina (Filiale de Celtel International)
- Telecel Faso (Filiale de Atlantique Telecom)
Il existe également des opérateurs virtuels qui n'ont pas d'infrastructure mais qui utilisent en location les réseaux des autres opérateurs (MVNO).
[modifier] Références
- ↑ 450: business-boosting bandwidth, Ericsson, 24 novembre 2005
- ↑ Nokia and Ericsson support emerging standard for GSM on 450 MHz frequency band, Nokia, 9 avril 1999
- ↑ GSM on 450 MHz – bringing wireless services to the rural parts of our globe Citel, 17 novembre 2005
- ↑ Union Internationale des Télécommunications, Mise en oeuvre des capacités des systèmes 3G dans les pays en développement
[modifier] Bibliographie
Xavier Lagrange, Philippe Godlewski, Sami Tabbane, " Réseaux GSM : des principes à la norme", Editions Hermès Sciences, 2000, ISBN 2-7462-0153-4
Siegmund M. Redl, Matthias K. Weber, Malcolm W. Oliphant: "An Introduction to GSM", Artech House, March 1995, ISBN-13:978-0890067857
Siegmund M. Redl, Matthias K. Weber, Malcolm W. Oliphant: "GSM and Personal Communications Handbook", Artech House, May 1998, ISBN-13: 978-0890069578
[modifier] Voir aussi
