Comprendre le réseau GSM(Partie 1)

Durant des siècles l’homme su se contenter de la parole ou des écrits comme seuls moyens de communication entre deux personnes éloignées d’une distance importante. Effectivement soit on envoyer un messager restituant le message qu’on lui avait appris, soit il remettait le message écrit qu’on lui avait remis.

En 1876 Graham Bell ne devait pas savoir qu’il révolutionnerait à ce point la vie de tout un chacun en inventant le téléphone. Le transport de la voix pouvait se faire grâce à une paire de fils reliant deux appareils.

Rapidement, l’utilisation de son invention dans une petite ville du Canada où il résidait, lui fit comprendre l’importance d’une centralisation des communications dans un central téléphonique et l’on vit alors apparaître le premier réseau téléphonique.

En 1887 Heinrich Hertz découvre les ondes radio.

En 1896, à Bologne Gugliemo Marconi réalise la première transmission radio. En 1901, il réalise la première liaison radio transatlantique entre la Cornouailles et Terre-Neuve.

Dés le début du XX -ème Siècle les services de police se dotent de moyen de communication radio.

Au début des années 50 aux Etats-Unis, la compagnie Bell Téléphone propose des services de radiotéléphone à ses abonnés.

En 1964 on introduit la notion de partage des ressources dans les réseaux de
radiocommunication pour satisfaire une demande grandissante qui avait fait planer une menace de saturation sur les réseaux.

En 1971 Bell Téléphone fait apparaître la notion de cellule dans le réseau. Sa première mise en place se fera à Chicago en 1978 sur le système «Advanced Mobile Phone Service » qui y est toujours opérationnel. On a alors un changement de contrôle devenu dynamique, pour la prise en charge du récepteur par différents émetteurs, réalisable par zone, ou cellule.

En 1982 normalisation de l’« Advanced Mobile Phone Service » pour tout l’Amérique du Nord. (IS54/IS95)

En 1987 l’Europe adopte un standard européen pour mettre fin à la cacophonie qui règne en matière de réseau de radiotéléphone. LE GSM EST NE.

Les options techniques fixés alors sont :

  • transmission numérique
  • multiplexage temporel des canaux radio
  • cryptage des informations sur le canal radio
  • une nouvelle loi sur le codage de la parole à débit réduit par rapport aux lois en vigueur dans les télécommunications

  Infrastructure d’un réseau GSM

           Présentation de l’infrastructure d’un réseau GSM

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

Le réseau GSM se distingue par un accès spécifique : la liaison radio

Le réseau GSM est composé de trois sous ensembles :

  • Le sous système radio- BSS (Base Station Sub System) assure et gère les transmissions radio
  • Le sous système d’acheminement- NSS (Network Sub System) il comprend l’ensemble des fonctions nécessaires pour appel et gestion de la mobilité
  • Le sous système d’exploitation et de maintenance- OSS (Operation Sub System) permet à l’opérateur d’exploiter son réseau.

                       Les équipements d’un réseau GSM

Nom Signification Fonction
BTS Base Transceiver station Station de base réceptionnant les appels entrant et sortant des ME.
BSC Base Station Controller Contrôleur des stations de base
MSC Mobile Switching centre Commutateur de réseau
HLR Home Location Register Base de données sur l’identité et la localisation des abonnés
AUC Authentification Center Centre d’authentification des terminaux sur le réseau
VLR Visitor Location Register  Base de données sur les visiteurs de réseau
OMC Operation and Maintenance Center Centre d’exploitation et de maintenance du réseau de l’opérateur
ME Mobile Equipment Terminal de l’abonné
SIM Sim Identity Module Carte SIM identifiant l’abonné sur un réseau défini

             Architecture matérielle du sous-système radio BSS

Le BSS comprend les BTS qui sont des émetteurs-récepteurs appelés TRX ayant un minimum d’intelligence, et les BSC qui contrôlent un ensemble de BTS et permettent une première concentration des circuits.

                                      Fonction de la BTS

La BTS a pour fonction la gestion des transmissions radio (modulation, démodulation, égalisation, codage et correcteur d’erreur).La BTS gère la couche physique des réseaux.

L’exploitation des données recueillies par la BTS est réalisée par le BSC.

La BTS gère la couche liaison de données pour l’échange de signalisation entre les mobiles et l’infrastructure réseau de l’opérateur.

La capacité maximale d’une BTS est de 16 porteuses (limite technique rarement atteinte pour des raisons de fiabilité). Ainsi une BTS peut gérer au maximum une centaine de communications simultanées.

On distingue deux types de BTS :

  • les BTS dites « normales »  utilisées dans les systèmes cellulaires avec des équipements complémentaires installés dans des locaux techniques et des antennes sur les toits.

  • et les micro-BTS, utilisées pour couvrir les zones urbaines denses avec des micros cellules. Il s’agit d’équipements de faible taille et de faible coût qui permettent de mieux couvrir un réseau dense.

Le rayon d’une cellule  varie entre 200 m en milieu urbain et 30 km en milieu rural. Une cellule est au minimum couverte par la triangulation de trois BTS. L’exploitation de la BTS se fait soit en local, soit par télécommande au travers de son contrôleur de station (BSC).

                                                Fonctions du BSC

Le BSC est l’organe intelligent du sous-système radio. Le contrôleur de station de base gère une ou plusieurs stations et rempli différentes fonctions de communication et d’exploitation.

Le BSC joue un rôle de concentrateur pour le trafic abonné venant des BTS. Il a un rôle de relais pour les alarmes et les statistiques émanant des BTS vers l’OMC.

Pour le trafic issu du concentrateur les BSC jouent le rôle d’aiguilleur vers la station de base destinataire. Le BSC est une banque de données pour les versions logicielles et les données de configuration téléchargées par l’opérateur sur les BTS.

Le BSC pilote enfin les transferts entre deux cellules, il avise d’une part la nouvelle BTS qui va prendre en charge l’abonné mobile tout en informant le back end system (ici le HLR) de la nouvelle localisation de l’abonné.

Les BTS sont contactés  par le centre de maintenance et d’exploitation par le biais des BSC.

Plusieurs dispositions entre les BTS et BSC sont possible : chaînée, étoilée ou anneau.

La suite de ce cours dans [ Comprendre le réseau GSM (partie 2) ]  .


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