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Les étapes de développement du réseau GSM
Comme la plupart des technologies utilisées actuellement, le développement de la technologie GSM ou Global System for Mobile Communication a passé par différentes étapes. Les premières expériences de la communication mobile remontent en 1920 à Détroit, Etats-Unis d’Amérique. Le système a utilisé un émetteur/récepteur de haute puissance pour couvrir un large territoire de plus de 50 kilomètres. Avec cette technique, la capacité du système était limitée. La solution à ce problème fut trouvé dans les années 1970 avec le développement du concept de la téléphonie cellulaire. Le large territoire couvert par le transmetteur est remplacé par des petites zones géographiques appelées cellules couvertes par des transmetteurs de basse puissance.
Le développement du système cellulaire a passé par trois étapes : la première génération, la deuxième génération et la troisième génération.
La première génération du système cellulaire
Chaque pays a développé son propre système. L’AMPS ou Advanced Mobile Phone System a été mis en place aux Etats-Unis à la fin des années 1970. Le NMT ou Nordic Mobile Telephone a été développé en Europe du Nord au début des années 1980. Le TACS ou Total Access Communication System a été commercialisé au Royaume-Uni. Tous ces systèmes sont basés sur une transmission analogique avec modulation de fréquence soit autour de la fréquence de 450 MHz, soit autour de 900 MHz.
La deuxième génération du système cellulaire
Cette deuxième génération est caractérisée par l’utilisation de la technologie numérique. Plusieurs normes ont été apparues. Il y a le GSM en Europe, fonctionnant à la fréquence autour de 900 MHz. Il y a aussi le DCS1800 ou Digital Cellular System 1800, même système que le GSM mais fonctionnant à la fréquence de 1800 MHz. Le PCS ou Personal Communications Services 1900 et le D-AMPS ou Digital-AMPS, la version numérique de l’AMPS, ont été développés aux Etats-Unis. Et le PDC ou Personal Digital Cellular a été élaboré au Japon.
Les avantages du système numérique sont : la facilité de la signalisation, la possibilité de minimiser les interférences, l’intégration de la technique de multiplexage, la possibilité d’avoir une capacité élevée, la possibilité d’offrir aux utilisateurs de nouveaux services comme les services de données et la technique du cryptage pour la sécurité des données. Mais cette deuxième génération du système cellulaire est optimisée pour le service voix.
La troisième génération du système cellulaire
Actuellement, le développement rapide des services liés à l’Internet et leur facilité d’accès a rendu indispensable le transfert de données sur la téléphonie cellulaire. En 1993, l’Union Internationale des Télécommunications (UIT) a commencé la normalisation des systèmes de télécommunication mobile de la troisième génération nommée IMT-2000 (International Mobile Telecommunications for the year 2000). Plusieurs gammes de services comme les données, voix, images et vidéo sont offerts aux utilisateurs. L’UMTS ou Universal Mobile Telecommunication System, normalisé par l’European Telecommunication Standard Institute ou ETSI pour l’Europe, est un élément de l’IMT-2000.
Cette troisième génération du système cellulaire travaille autour de la fréquence de 2 GHz.
La présente étude concerne surtout le système cellulaire de la deuxième génération c’est-àdire celui de la norme GSM.
Architecture du réseau
Le concept cellulaire
La bande de fréquence allouée au système GSM est limitée pour la norme GSM900 entre 880 et 960 MHz. Comme la technologie est en pleine évolution et que les utilisateurs sont en importante augmentation, l’introduction du concept cellulaire s’avère indispensable. Ce concept consiste à partager la zone de service en plusieurs cellules. Chaque cellule est équipée d’une Station de base ou BTS (Base Transceiver Station) et des Stations mobiles ou MS (Mobile Station) qui sont présentes dans sa zone de couverture.
La cellule est représentée en hexagonale mais la portée réelle des stations dépend de la configuration du territoire couvert et du diagramme de rayonnement de l’antenne utilisée. La taille des cellules n’est pas la même pour l’ensemble du réseau car elle dépend aussi de la région à couvrir.
Le sous-système radio ou BSS (Base Station Subsystem) est composé de la station mobile MS, de la station de base BTS et du contrôleur de station de base BSC.
Le sous-système réseau ou NSS (Network Subsystem) est composé :
• du centre de commutation mobile MSC qui est chargé de la commutation entre les abonnés du réseau mobile avec ceux du Réseau Téléphonique Commuté (RTC), du Réseau Numérique à Intégration de Service (RNIS) et la commutation avec d’autres MSC. Il gère l’établissement des communications entre un mobile avec un autre mobile dans un autre MSC, la transmission des messages courts et l’exécution du transfert intercellulaires lorsque les cellules se trouvent dans des MSC différents. Il dialogue avec le VLR pour la gestion de la mobilité des abonnés et la mise à jour de la base de données du réseau.
• de l’enregistreur de localisation nominal (HLR). Il s’agit d’une base de données contenant toutes les informations relatives aux abonnés comme le type et le profil de l’abonnement (services supplémentaires autorisés, autorisation d’appel international, etc.), l’identité international de l’abonné (IMSI ou International Mobile Subscriber Identity), le numéro d’annuaire de l’abonné (MSISDN ou Mobile Station ISDN Number) et la clé d’authentification, ainsi que les données dynamiques comme la position de l’abonné dans le réseau (identité du VLR où il est enregistré) et l’état de son terminal.
• du centre d’authentification AUC qui, en étant lié ou associé au HLR, effectue la protection des communications par le chiffrement des transmissions radio et l’authentification des utilisateurs. Pour cela, il mémorise pour chaque abonné une clé secrète, et à partir de cette clé, il effectue l’authentification des demandes de services et des demandes de communication des utilisateurs du réseau.
• de l’enregistreur de localisation des visiteurs VLR qui contient les informations dynamiques des abonnés se trouvant dans sa zone géographique. Ces informations lui sont transmises par le HLR lorsqu’un abonné entre dans la zone de couverture du centre de commutation mobile auquel il est rattaché. Cet enregistreur est lié à un MSC. Les données enregistrées dans le VLR sont similaires à celles dans le HLR. Ce qui les différencie est l’identité temporaire du mobile appelée TMSI ou Temporary Mobile Subscriber Identity. Le VLR peut avoir une information de localisation plus précise que le HLR.
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