Introduction à la téléphonie mobile

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Introduction à la téléphonie mobile
Notions sur la téléphonie cellulaire
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Guintech Informatique
Tana Guindeba
ingénieur jr
Avril 2014

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Téléphone mobile
Définition:
GSM (Global System for Mobile Communication) est une norme
élaborée dans les années 80 dans le but de définir les paramètres
pour un réseau de communication cellulaire numérique. La norme
GSM est universellement utilisée pour les réseaux de
communication sans fil. Au Canada et aux EU, comme au Japon, il y
a aussi la norme , CDMA (Code division multiple access).
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Téléphone mobile
Origine:
Dès le début des années 70, les laboratoires de Bell aux USA ont
eu l’idée de mettre sur pieds un système radio mobile basé sur une
structure cellulaire. Mais, c’est dans les années 80 qu’a été
concrétisée la commercialisation de réseaux de téléphones
cellulaires.
Avant cette date, on avait que des études théoriques là dessus.
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Pourquoi utiliser un cellulaire?
Pour l’abonné:
Mobilité: Utilisable partout où il y a du signal autorisé
Pratique: en contact avec tout le monde et à tout temps
 Utile lors des urgences (sur route par exemple)
Fonctionnalités secondaires: musique, photos, vidéos, jeux
Possibilité internet, info, actualité, applications,… etc.
Utilisation professionnelle (courriel, agenda,…).
….etc.
Pour l’operateur:
Pas besoin de creuser le sol pour installer des câblages.
Maintenance moins laborieuse
Nombre accru de clients, comparé à une ligne familiale
Vente de services à valeur ajoutée
….etc.
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Quelques terminologies
SIM (Subscriber Identity Module): Module d’identité d’abonné (Il
contient aussi des informations sur l’abonnement).
MS (mobile station): Équipement utilisé par l'usager du réseau
pour accéder aux services de l’operateur (mobile + SIM).
IMEI (International Mobile Equipment Identity). Code unique
identifiant l’appareil, vérifié à chaque utilisation. Permet aussi
de détecter un téléphone déclaré perdu ou volé. Peut être
obtenu en composant: *#06#
IMSI (International Mobile Subscriber Identity): identification
unique de l’abonné (15 chiffres: pays/réseau/appareil)
BTS (Base Transceiver Station): Émetteurs-récepteurs, relais
(stations de base, on les voit sur les tours, les montagnes,.)
BSC (Base Station Controller): Concentrateurs de stations de
Bases (contrôle un ensemble de BTS)
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Quelques terminologies
MSC (Mobile Switching Center): Centre de commutation mobile
(gère les BSC, le traitement des appels de A à Z, un élément
central du réseau qui fait beaucoup de contrôles).
EIR (Equipment Identity Register): Enregistreur d'identité de
l’équipement ( liste des mobiles/IMEI autorisés)
HLR (Home Location Register): Base de données de localisation
et de profiles des abonnés.
VLR (Visitor Location Register): Base des abonnés de visiteurs
(Localisation courante, même ceux hors de leur localité)
AUC (Authentication Centre): Centre d ’authentification (base de
données pour protéger le réseau contre les fraudeurs, se
trouve généralement au niveau du HLR, héberge les NIP).
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Architecture de réseau GSM
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voici à quoi
ressemble un
réseau mobile à
la base. Le
GMSC dirige
les appels en
provenance ou
en direction de
l’extérieur du
réseau
Source image:
www.efort.com

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Opérateur de réseau mobile
Compagnie offrant des services de téléphonie mobile et autres
services comme l’accès au net. L’usager accède au réseau
cellulaire de l’opérateur moyennant une carte SIM qu’il insère
dans un appareil mobile (téléphone, tablette, pagette,…).
Nous avons principalement deux catégories d'opérateurs de
mobile: Ceux qui possèdent leur propre infrastructure, appelés
MNO (Mobile Network Operators), pour operateurs de réseau
mobile.
Et ceux qui louent et revendent des portions de réseaux des
premiers sous leur propre marque, appelés opérateurs de réseau
mobile virtuel MVNO (Mobile Virtual Network Operators)
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Opérateur de réseau mobile
Au Canada, comme MNO on peut citer: Bell, Rogers, Telus,…
Comme MVNO au Québec nous avons, entre autres:
•Virgin Mobile, Solo Mobile : qui utilisent le réseau de Bell
•Fido, ChatR : qui utilisent le réseau de Rogers
•Koodo, Public Mobile : qui utilisent le réseau de Telus
La bande de fréquence utilisable pour être MNO est limitée, je
pense qu’au Canada tout le spectre est attribué.
Il faut au préalable obtenir une License d’exploitation pour
pouvoir être operateur.
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Cellules téléphoniques
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La région que couvre un système cellulaire (présence de signal)
est divisée en cellules. Chaque cellule contient un ou plusieurs
émetteurs-récepteurs (BTS) pour former une bande de
fréquences. On a plusieurs types de cellules, en fonction de la
taille de la zone, du nombre d’abonnés, présence d’obstacles,
puissance du BTS,… 1. Femtocellules: (en mètres)
2. Picocellules: (dizaines de
mètres)
3. Microcellules: (zone
urbaine, courtes antennes )
4. Macrocellules: (zone
urbaine, longues antennes)
5. Megacellules: Satellites
(centaines de kms)

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Mobile: mise en marche
À la mise sous tension du cellulaire, les opérations suivantes
sont exécutées parmi d’autres:
1. Validation de la carte SIM à travers le code secret (code
PIN), si cette fonctionnalité est activée.
2. Le récepteur du GSM balaie les canaux de la bande GSM et
mesure le niveau du signal reçu sur chaque canal
3. Le mobile repère le signal le plus forts
4. Le mobile récupère les infos sur la cellule et le réseau. Il
transmet à la BTS des informations d’identification pour la
mise à jour de la localisation. (VLR/HLR)
5. Mise en route terminée, le mobile se met en mode veille et
effectue un certain nombre de routines :
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Mobile: Routines en marche
1. Lit fréquemment le PCH (Paging channel) qui indique un
éventuel appel entrant.
2. Lecture des canaux de signalisation des cellules voisines
3. Mesure du niveau des canaux de diffusion (BCH) des
cellules voisines pour la mise en route éventuelle d’une
procédure de handover (transfert intercellulaire).
On voit que, même sans communication, le portable effectue
des taches en continue. Certaines opérations consomment la
batterie, telles que les mesures de signal, les Handover,….
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Mobile: Réception d’un appel
Quand quelqu’un compose le numéro d’un abonné mobile:
1. L’appel est dirigé vers le MSC le plus proche qui recherche
l'IMSI dans le HLR et la localisation du mobile dans le
VLR.
2. Le MSC le plus proche du mobile fait diffuser dans la zone
de localisation (plusieurs cellules) un message à l'attention
du mobile demandé.
3. L'appelé est identifié grâce à la carte SIM
4. Le mobile reçoit du BTS la commande de sonnerie
5. L’abonné décroche et la communication s’établit.
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Mobile: Émission d’un appel
Le mobile fait une requête d’appel au MSC à travers le BS et le
BSC. Voila comment:
1. L’abonné compose un numéro de téléphone
2. La demande arrive à la BTS qui desserve sa cellule courante
3. Passe le BSC pour atteindre le MSC (commutateur du réseau)
4. L’identification et le contrôle des droits de l’usager se font
5. L’appel est transmis vers le réseau public (si la destination est
sur un autre réseau)
6. D’autres parcours (MSC - BSC - BTS) à destination, selon la
distance de la cellule de destination, entre autres.
7. Sonnerie et décrochage destinataire puis l’établissement de la
communication.
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Mobile: En déplacement
En cours de déplacement, il peut arriver qu’on change de cellule
(transfert intercellulaire). Ce qui nécessite des réactions de la part
des équipements du réseau, pour pouvoir maintenir la
communication en cours ou la connexion réseau. Selon l’ampleur
du déplacement, le BTS, le BSC et même le MSC peuvent être
plus ou moins impliqués.
Sans aller trop dans les détails, il faut noter la possibilité de perte
de communication partielle ou totale durant un déplacement en
fonction des canaux disponibles et de la technique utilisée pour
changer de BTS.
Il peut y a voir un transfert inter – systèmes, quand on change de
MSC. Dans ce cas on parle de la fameuse « longue distance »
que j’ai dénoncée auprès du CRTC.
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Mobile: En déplacement
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En transfert inter – systèmes, on peut aussi devoir changer
d’opérateur. Dans ce cas, on parle de roaming (itinérance). Par
exemple, en zone non couverte par son operateur, comme à
l’étranger.
Certains pays sont avancés plus que d’autres en matière de
gestion du roaming (en avantage client), comme par exemple:
•Au Mali, les abonnés d’un opérateur peuvent recevoir des
appels sans frais supplémentaires étant au Sénégal, en Guinée
Bissau, en Côte d'Ivoire, au Niger,….
•En Italie un abonné qui se rend en Allemagne, Irlande, France
ou en grande Bretagne, bénéficie d’un certains nombre
d’avantages (pas de frais de roaming) d’un operateur qui
couvre aussi ces pays.

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Équipement: BTS
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wikimedia.org
gsmweb.cz
Certains operateurs versent des frais
aux occupants des immeubles
supportant leurs BTS.
itiltd-india.com

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Équipement: BSC
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Images de BSC
privateline.com
telcomstar.com

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Équipement: MSC
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Une bonne partie des fonctions du
réseau se font au niveau du MSC
Un MSC avec son support.
wordpress.com

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Conclusion
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Ainsi prend fin ce tour sur la téléphonie mobile. J’ai fait de mon
mieux pour que ce soit moins technique et compréhensible du
grand public. Il faut retenir:
•À un moment donné, on se trouve dans une cellule desservie
par un émetteur-récepteur au moins.
•Au démarrage, un cellulaire cherche un bon signal accessible,
se déclare pour être inscrit dans un HLR ou VLR.
•En mouvement, on peut changer de BTS, de BSC et même de
MSC. Ce qui peut causer une coupure de communication, une
perte de quelques paroles ou surcharge de travail au réseau.
•Les liaisons entre le mobile et les BTS se font par ondes radio.
•Les données (SMS, MMS,..) suivent les même voies que la
voix, tous deux codés au départ et décodés à l’arrivée

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Conclusion
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•Les équipement sont dotés de micro programmes (logiciels).
•Il sont contrôlés et supportés par des machines serveur roulant
sur des systèmes d’exploitation comme linux-Unix.
•Les operateurs abusaient en nous faisant payer les « longues
distances » effectuées sur leurs propres réseaux.
•Il est inutile de vouloir utiliser un téléphone volé et déclaré
•En plus de pouvoir écouter, les autorités peuvent retracer la
position de l’usager d’un mobile
•L’avancée technologique comme l’arrivée du Protocol IP en
téléphonie apporte d’autres notions qui ne sont pas couvertes
dans cette présentation.
Tana Guindeba
Québec, Canada

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Merci!
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Guintech Informatique Alphabet dogon, Mali

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