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GSM - GPRS - UMTS
Franck PERRAUD
Emmanuel WEISS
DESS IIR Réseaux Baptiste MERCIER
Plan
 Introduction
 GSM
 GPRS
 UMTS
 Conclusion
Introduction
 Ouverture du monde des mobiles en 1992
(GSM)
 10 ans après, 1 français sur 2
 Aujourd’hui, nouveaux enjeux (GPRS, UMTS)
GSM
 Généralités
 Le réseau cellulaire
 Les composants du réseau
 Les ondes radio
 Les multiplexages
Généralités
GSM = Global System for Mobile communications
 Norme adoptée en juin 1986
 Mise en place dès le début des années 90
 Débit max. de 9600 bits/s
 Mode commutation de circuit
 un téléphone = un terminal + une carte à puce
 Succès international : présence dans de nombreux pays....
Un réseau cellulaire ?
 Raisons
 Puissance des terminaux limitée
 Capacité du réseau
Le concept de cellules
Architecture du réseau
Le GSM et les ondes radio
 2 normes :
GSM (900 MHz) et DCS (1800MHz)
 En France :
 GSM = Itineris + SFR
 DCS = Bouygues Telecom
FDMA / TDMA
GPRS
 Qu’est-ce que le GPRS?
 Opérateurs en France
 Technologie
 Débit(s)
 Architecture du réseau
 Applications
 Prix – facturation
 Avenir du GPRS (proche?)
Qu’est-ce que le GPRS?
GPRS: General Packet Radio System
 2° génération de la norme GSM (G2+)
 Navigation sur internet via un mobile
 Débit comparable à modem classique (théorie)
 Transmission des données en mode paquet
 Optimisation du réseau GSM (modifs mineures)
 Normalisé par l’ETSI
Les opérateurs GPRS
ART: « tout opérateur disposant d’une licence GSM peut faire évoluer son
réseau vers le GPRS. »
 Itinéris (France Télécom)
 SFR
 Bouygues
Technologie
Fondamental: transmission des données en mode paquet
⇒~ IP sur voie radio (routage, fragm / défragm)
⇒Changements importants pour l’utilisateur:
• Réseau utilisé seulement si transmission de données
( - d’interruptions et de saturation dans grandes villes, débit)
• Liaisons virtuelles
(accès immédiat, facturation au volume)
• Le terminal a une @IP
(meilleure gestion de la mobilité)
Technologie
Autre nouveauté: optimisation des canaux
Idée: Répartition des paquets d’une communication sur les 8 slots d’un canal (+ le
terminal dispose de slots, + il peut recevoir et envoyer des données)
⇒ Débit théorique 8x supérieur
Mais: + il a de slots, + il consomme d’énergie et cellules GSM saturées
=>pas concevable qu’une seule personne dispose des 8 slots d’un canal
Donc: les terminaux GPRS existants déjà sur le marché (Ericsson, Motorola,
Nokia) disposent de 2 slots pour la voie descendante et d’un pour la voie
montante
Motorola va bientôt lancer un appareil avec 4 slots en voie descendante et 1 en
montante, ce qui semble actuellement un maximum.
Technologie
Codages différents selon les conditions
Codage Principe Débit prévisible par slot
CS-1 Protection identique au GSM 9,05 kbits/s
CS-2 Protection légèrement inférieure à la
transmission de données circuit (GSM)
13,4 kbits/s
CS-3 Protection réduite 15,6 kbits/s
CS-4 Détection d’erreurs sans correction 21,4 kbits/s
Quel(s) débit(s)?
 Opérateurs (publicité, théorie): 171,2 kbits/s.
conditions optimales , 8 slots pour un terminal, codage CS4
8 * 21,4 = 171,2 kbits/s
 Fabriquants de terminaux (Nokia par ex): 115 kbits/s.
4 slots, codage CS-3
8 * 15, 6 = 124,8 kbits/s – bits de protection = 115 kbits/s
Quel(s) débit(s)?
En pratique:
 Perturbations
 encombrement du réseau
 nécessité d’un codage performant
 débit maximum pas disponible sur toute la couverture
Tests avec 4 slots:
Mauvaises conditions de propagation ou
forte interférence
30 kbits/s
Conditions moyennes 44 kbits/s
Bonnes conditions 56 kbits/s
Architecture du réseau
Introduction de 2 nouveaux éléments à l’architecture GSM déjà existante : le
SGSN et le GGSN.
Applications
Le GPRS ouvre un nouveau champ d’applications:
 Accès radio aux réseaux IP (internet et intranet)
 Recherches dans des bases de données (restaurants, stations service,
bourse…)
 Télématique, télésurveillance (ascenceurs, distributeurs)
 Diffusion d’informations (publicité, guidage cartographique…)
 Messagerie électronique
Prix - facturation
 Pour la première fois, « le client ne paye pas pour le temps pendant 
lequel il a occupé la ligne, mais pour la quantité de données ayant 
réellement été acheminées par la ligne ».
=>mode de paiement au koctet ou forfait mensuel fixe
 Terminaux GPRS : encore chers, mais les prix devraient baisser
 SAGEM MW 959 GPRS
 One Touch 701 d’Alcatel
 R520 d’Ericsson
 Pour information, le One Touch d’Alcatel coûtera entre 2200 et 2700
francs.
Avenir du GPRS
 Réseau déjà en place en Finlande et Suède
Réactions mitigées:
 « Si vous êtes impatients de pouvoir surfer rapidement et facilement sur internet via 
un téléphone mobile GPRS, vous devrez sans doute attendre encore un peu. »
 « Je ne suis pas sûr que c’était mieux que de surfer avec un GSM normal. »
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 Nouvelles technologies (EDGE Enhanced Data rat for the Global
Evolution, Bluetooth)
 En France: date de lancement sans cesse repoussée…
=> Normalement en septembre 2001
UMTS
 Introduction
 Marché
 Calendrier
 Aspects techniques
 Services
 Usages
 Matériels
Introduction
L'expression "Universal Mobile Telecommunications System"
(UMTS) désigne une norme cellulaire numérique de troisième
génération en cours d'élaboration.
Atteignant 2 Mb/s dans certaines conditions, les vitesses de
transmissions offertes par les réseaux UMTS seront nettement plus
élevées, que celles des réseaux GSM, de seconde génération, qui
plafonneront vers 150 kbits/s avec GPRS.
Alors que l'introduction de la norme GSM a nécessité une mutation
complète des réseaux mobiles, le passage de GSM à UMTS sera
marqué par une évolution progressive facilitée par l'existence de
terminaux mobiles bi-modes GSM/UMTS.
Marché (horizon 2010)
• Les taux de pénétration en téléphone mobile
pourraient dépasser à terme le seuil des 100%, comme
l’illustre la poursuite de la croissance dans les pays les
plus avancés,
• 70% du trafic voix pourrait s’effectuer via les réseaux
mobiles,
• Les revenus liés au transfert des données
représenteraient plus de 60% des revenus des
opérateurs mobiles.
Calendrier
 Parlement européen :
 Fixer les conditions de délivrance des autorisations d'exploitation au
plus tard le 1er janvier 2000
 Prendre toutes mesures pour que les services UMTS puissent être
ouverts au plus tard le 1er janvier 2002.
 État français :
 6 juin 2000 : Discours de clarification de L. FABIUS
Nombre de licences, Procédure, Prix
 Premières offres en été 2002
 Equipementiers :
 Qualcomm : fin 2004, début 2005
 Alcatel : fin 2003, début 2004
Aspects techniques
 Fondement :
 Principe d’envoi par paquet
 Faire circuler n’importe quel contenu digital sur un même canal
 Aspects radio :
 Nouvelles bandes de fréquences :
1920-1980 MHz et 2110-2170 MHz (≠ 900 et 1800 MHz)
--> Déploiement de nouveaux réseaux
 Compatibilité GSM :
 Deux cœurs de réseaux envisageables dans un premier temps :
Mode circuit pour le temps réel, Mode paquet pour les autres
services
Services de la 3G
Concept du Multimédia MobileConcept du Multimédia Mobile
Mobilité
• Ubiquité
• Terminal personnel
• Sécurité
• Qualité de Service
• Localisation
Multimédia
• Parole
• Photo
• Musique
•Vidéo (à la demande,
temps réel)
Services de la 3G
Classification des servicesClassification des services
• Utilisables sans interaction (exemple le GPS)
• Utilisables en conduisant (exemple la radio)
• Utilisables en marchant (exemple réception de photos)
• Utilisables debout arrêté (exemple jeu vidéo)
• Utilisables assis (ou terminal pose; exemple prise de notes
sur un clavier)
Services de la 3G
 Le téléphone mobile
 Le visiophone de poche
 Le communicateur personnel (agenda, PDA)
 Messagerie et fax rapide
 Accès à l’Intranet
 Accès à Internet
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 Application commerciales
 Le pay-per-view
 Services divers
Usages : réalité-fiction ?
 Deux amies, une robe, une grand-mère
 Une grand-mère en voyage, une fuite d’eau
 Un homme d’affaires perdu à Hong-Kong
 Un roller man, un pote, des jeux
 Attente à l’aéroport, intranet
 Un professeur, un cours, des élèves, un malade
 La réalité augmentée, en vol
 Seul dans la nuit
Remarques sur les usages
 L’intelligence est dans le réseau, et les données sur des
serveurs. Elles sont ‘streamées’ à la demande
 Le terminal est un dispositif d’échanges, de diffusion,
d ’acquisition
 Tous ces services supposent une identification personnelle
au départ, qui permet d ’appeler ses données individuelles
(identité, droits, préférences, moyens de paiement…)
 Le réseau détient un nombre croissant d’informations sur
l’utilisateur : techniques, liées à l’abonnement, sécuritaires,
comportementales… Trop de transparence ?
Matériels
Différents prototypes sont actuellement en cours de
finalisation chez les constructeurs, on remarque déjà
quelques points communs :
 Présence d ’une oreillette détachable (lien sans fil type
BlueTooth) pour permettre d ’entendre parler tout en regardant
l’écran de l’appareil
 La plupart possède une caméra orientable
 L’interface avec les applications est vocale
Matériels - Motorola
Matériels - Ericson
Matériels - Nokia
Matériels - Siemens
Conclusion UMTS
L ’UMTS permet :
 un accès plus rapide à Internet depuis les téléphones portables, par un
accroissement significatif des débits des réseaux de téléphonie mobile
 une amélioration de la qualité des communications en tendant vers une
qualité d’audition proche de celle de la téléphonie fixe
 de concevoir une norme compatible à l’échelle mondiale,
contrairement aux technologies actuelles (les normes utilisées aux
États-Unis et au Japon ne sont pas toutes compatibles avec le GSM)
 de répondre au problème croissant de saturation des réseaux GSM,
notamment en grandes villes
Conclusion
 9,6 Kbits/s, 170 Kbits/s , 2 Mbits/s : les débits explosent.
 Voix, WAP, Internet, Intranet, Vidéo, Musique: multiplication des
services
 14 millions de clients chez France Telecom, 10 chez Cégétel, 5 chez
Bouygues : bientôt plus de portables que de fixes !!
 32,5 milliards de francs la licence UMTS en France, 5 milliards d'euros
pour l'investissement en réseaux
 Le monde du téléphone mobile, même s'il a connu un formidable boom
au cours de ces dernières années, n'en est en fait qu'à ses débuts.

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Gsm gprs-umts

  • 1. GSM - GPRS - UMTS Franck PERRAUD Emmanuel WEISS DESS IIR Réseaux Baptiste MERCIER
  • 2. Plan  Introduction  GSM  GPRS  UMTS  Conclusion
  • 3. Introduction  Ouverture du monde des mobiles en 1992 (GSM)  10 ans après, 1 français sur 2  Aujourd’hui, nouveaux enjeux (GPRS, UMTS)
  • 4. GSM  Généralités  Le réseau cellulaire  Les composants du réseau  Les ondes radio  Les multiplexages
  • 5. Généralités GSM = Global System for Mobile communications  Norme adoptée en juin 1986  Mise en place dès le début des années 90  Débit max. de 9600 bits/s  Mode commutation de circuit  un téléphone = un terminal + une carte à puce  Succès international : présence dans de nombreux pays....
  • 6. Un réseau cellulaire ?  Raisons  Puissance des terminaux limitée  Capacité du réseau
  • 7. Le concept de cellules
  • 9. Le GSM et les ondes radio  2 normes : GSM (900 MHz) et DCS (1800MHz)  En France :  GSM = Itineris + SFR  DCS = Bouygues Telecom
  • 11. GPRS  Qu’est-ce que le GPRS?  Opérateurs en France  Technologie  Débit(s)  Architecture du réseau  Applications  Prix – facturation  Avenir du GPRS (proche?)
  • 12. Qu’est-ce que le GPRS? GPRS: General Packet Radio System  2° génération de la norme GSM (G2+)  Navigation sur internet via un mobile  Débit comparable à modem classique (théorie)  Transmission des données en mode paquet  Optimisation du réseau GSM (modifs mineures)  Normalisé par l’ETSI
  • 13. Les opérateurs GPRS ART: « tout opérateur disposant d’une licence GSM peut faire évoluer son réseau vers le GPRS. »  Itinéris (France Télécom)  SFR  Bouygues
  • 14. Technologie Fondamental: transmission des données en mode paquet ⇒~ IP sur voie radio (routage, fragm / défragm) ⇒Changements importants pour l’utilisateur: • Réseau utilisé seulement si transmission de données ( - d’interruptions et de saturation dans grandes villes, débit) • Liaisons virtuelles (accès immédiat, facturation au volume) • Le terminal a une @IP (meilleure gestion de la mobilité)
  • 15. Technologie Autre nouveauté: optimisation des canaux Idée: Répartition des paquets d’une communication sur les 8 slots d’un canal (+ le terminal dispose de slots, + il peut recevoir et envoyer des données) ⇒ Débit théorique 8x supérieur Mais: + il a de slots, + il consomme d’énergie et cellules GSM saturées =>pas concevable qu’une seule personne dispose des 8 slots d’un canal Donc: les terminaux GPRS existants déjà sur le marché (Ericsson, Motorola, Nokia) disposent de 2 slots pour la voie descendante et d’un pour la voie montante Motorola va bientôt lancer un appareil avec 4 slots en voie descendante et 1 en montante, ce qui semble actuellement un maximum.
  • 16. Technologie Codages différents selon les conditions Codage Principe Débit prévisible par slot CS-1 Protection identique au GSM 9,05 kbits/s CS-2 Protection légèrement inférieure à la transmission de données circuit (GSM) 13,4 kbits/s CS-3 Protection réduite 15,6 kbits/s CS-4 Détection d’erreurs sans correction 21,4 kbits/s
  • 17. Quel(s) débit(s)?  Opérateurs (publicité, théorie): 171,2 kbits/s. conditions optimales , 8 slots pour un terminal, codage CS4 8 * 21,4 = 171,2 kbits/s  Fabriquants de terminaux (Nokia par ex): 115 kbits/s. 4 slots, codage CS-3 8 * 15, 6 = 124,8 kbits/s – bits de protection = 115 kbits/s
  • 18. Quel(s) débit(s)? En pratique:  Perturbations  encombrement du réseau  nécessité d’un codage performant  débit maximum pas disponible sur toute la couverture Tests avec 4 slots: Mauvaises conditions de propagation ou forte interférence 30 kbits/s Conditions moyennes 44 kbits/s Bonnes conditions 56 kbits/s
  • 19. Architecture du réseau Introduction de 2 nouveaux éléments à l’architecture GSM déjà existante : le SGSN et le GGSN.
  • 20. Applications Le GPRS ouvre un nouveau champ d’applications:  Accès radio aux réseaux IP (internet et intranet)  Recherches dans des bases de données (restaurants, stations service, bourse…)  Télématique, télésurveillance (ascenceurs, distributeurs)  Diffusion d’informations (publicité, guidage cartographique…)  Messagerie électronique
  • 21. Prix - facturation  Pour la première fois, « le client ne paye pas pour le temps pendant  lequel il a occupé la ligne, mais pour la quantité de données ayant  réellement été acheminées par la ligne ». =>mode de paiement au koctet ou forfait mensuel fixe  Terminaux GPRS : encore chers, mais les prix devraient baisser  SAGEM MW 959 GPRS  One Touch 701 d’Alcatel  R520 d’Ericsson  Pour information, le One Touch d’Alcatel coûtera entre 2200 et 2700 francs.
  • 22. Avenir du GPRS  Réseau déjà en place en Finlande et Suède Réactions mitigées:  « Si vous êtes impatients de pouvoir surfer rapidement et facilement sur internet via  un téléphone mobile GPRS, vous devrez sans doute attendre encore un peu. »  « Je ne suis pas sûr que c’était mieux que de surfer avec un GSM normal. »  « Une évolution et certainement pas une révolution. »  Nouvelles technologies (EDGE Enhanced Data rat for the Global Evolution, Bluetooth)  En France: date de lancement sans cesse repoussée… => Normalement en septembre 2001
  • 23. UMTS  Introduction  Marché  Calendrier  Aspects techniques  Services  Usages  Matériels
  • 24. Introduction L'expression "Universal Mobile Telecommunications System" (UMTS) désigne une norme cellulaire numérique de troisième génération en cours d'élaboration. Atteignant 2 Mb/s dans certaines conditions, les vitesses de transmissions offertes par les réseaux UMTS seront nettement plus élevées, que celles des réseaux GSM, de seconde génération, qui plafonneront vers 150 kbits/s avec GPRS. Alors que l'introduction de la norme GSM a nécessité une mutation complète des réseaux mobiles, le passage de GSM à UMTS sera marqué par une évolution progressive facilitée par l'existence de terminaux mobiles bi-modes GSM/UMTS.
  • 25. Marché (horizon 2010) • Les taux de pénétration en téléphone mobile pourraient dépasser à terme le seuil des 100%, comme l’illustre la poursuite de la croissance dans les pays les plus avancés, • 70% du trafic voix pourrait s’effectuer via les réseaux mobiles, • Les revenus liés au transfert des données représenteraient plus de 60% des revenus des opérateurs mobiles.
  • 26. Calendrier  Parlement européen :  Fixer les conditions de délivrance des autorisations d'exploitation au plus tard le 1er janvier 2000  Prendre toutes mesures pour que les services UMTS puissent être ouverts au plus tard le 1er janvier 2002.  État français :  6 juin 2000 : Discours de clarification de L. FABIUS Nombre de licences, Procédure, Prix  Premières offres en été 2002  Equipementiers :  Qualcomm : fin 2004, début 2005  Alcatel : fin 2003, début 2004
  • 27. Aspects techniques  Fondement :  Principe d’envoi par paquet  Faire circuler n’importe quel contenu digital sur un même canal  Aspects radio :  Nouvelles bandes de fréquences : 1920-1980 MHz et 2110-2170 MHz (≠ 900 et 1800 MHz) --> Déploiement de nouveaux réseaux  Compatibilité GSM :  Deux cœurs de réseaux envisageables dans un premier temps : Mode circuit pour le temps réel, Mode paquet pour les autres services
  • 28. Services de la 3G Concept du Multimédia MobileConcept du Multimédia Mobile Mobilité • Ubiquité • Terminal personnel • Sécurité • Qualité de Service • Localisation Multimédia • Parole • Photo • Musique •Vidéo (à la demande, temps réel)
  • 29. Services de la 3G Classification des servicesClassification des services • Utilisables sans interaction (exemple le GPS) • Utilisables en conduisant (exemple la radio) • Utilisables en marchant (exemple réception de photos) • Utilisables debout arrêté (exemple jeu vidéo) • Utilisables assis (ou terminal pose; exemple prise de notes sur un clavier)
  • 30. Services de la 3G  Le téléphone mobile  Le visiophone de poche  Le communicateur personnel (agenda, PDA)  Messagerie et fax rapide  Accès à l’Intranet  Accès à Internet  Le marché des jeux ordinateurs  Application commerciales  Le pay-per-view  Services divers
  • 31. Usages : réalité-fiction ?  Deux amies, une robe, une grand-mère  Une grand-mère en voyage, une fuite d’eau  Un homme d’affaires perdu à Hong-Kong  Un roller man, un pote, des jeux  Attente à l’aéroport, intranet  Un professeur, un cours, des élèves, un malade  La réalité augmentée, en vol  Seul dans la nuit
  • 32. Remarques sur les usages  L’intelligence est dans le réseau, et les données sur des serveurs. Elles sont ‘streamées’ à la demande  Le terminal est un dispositif d’échanges, de diffusion, d ’acquisition  Tous ces services supposent une identification personnelle au départ, qui permet d ’appeler ses données individuelles (identité, droits, préférences, moyens de paiement…)  Le réseau détient un nombre croissant d’informations sur l’utilisateur : techniques, liées à l’abonnement, sécuritaires, comportementales… Trop de transparence ?
  • 33. Matériels Différents prototypes sont actuellement en cours de finalisation chez les constructeurs, on remarque déjà quelques points communs :  Présence d ’une oreillette détachable (lien sans fil type BlueTooth) pour permettre d ’entendre parler tout en regardant l’écran de l’appareil  La plupart possède une caméra orientable  L’interface avec les applications est vocale
  • 38. Conclusion UMTS L ’UMTS permet :  un accès plus rapide à Internet depuis les téléphones portables, par un accroissement significatif des débits des réseaux de téléphonie mobile  une amélioration de la qualité des communications en tendant vers une qualité d’audition proche de celle de la téléphonie fixe  de concevoir une norme compatible à l’échelle mondiale, contrairement aux technologies actuelles (les normes utilisées aux États-Unis et au Japon ne sont pas toutes compatibles avec le GSM)  de répondre au problème croissant de saturation des réseaux GSM, notamment en grandes villes
  • 39. Conclusion  9,6 Kbits/s, 170 Kbits/s , 2 Mbits/s : les débits explosent.  Voix, WAP, Internet, Intranet, Vidéo, Musique: multiplication des services  14 millions de clients chez France Telecom, 10 chez Cégétel, 5 chez Bouygues : bientôt plus de portables que de fixes !!  32,5 milliards de francs la licence UMTS en France, 5 milliards d'euros pour l'investissement en réseaux  Le monde du téléphone mobile, même s'il a connu un formidable boom au cours de ces dernières années, n'en est en fait qu'à ses débuts.