TELEPHONIE MOBILE

I. Introduction :

Durant ces vingt dernières années, La téléphonie mobile a connue une évolution rapide et ne cesse d’évoluer sur le plan technique et applicatif. La première génération de téléphonie cellulaire analogique (1G, exemple de RC2000 : Radiocom 2000 de France Telecom et NMT : Nordic Mobile Telephone) est née sur la coexistence de plusieurs normes incompatibles entre elles.

En 1991, l'adoption commune par l'Allemagne et la France d'une norme de deuxième génération numérique (2G), a donné naissance au GSM (Global System for Mobile Communication), une norme adoptée rapidement par l'Espagne, l'Italie et le Royaume Uni. Même si la norme GSM est la norme la plus répandue dans le monde, l’évolution des télécommunications n’a pas suivi le même chemin sur tous les continents. Aux Etats-Unis, une norme unique a finalement débouché sur trois normes distinctes, et au Japon, l’évolution de la norme propriétaire de NTT DoCoMo a donné naissance à la norme J-TACS. Pour plus de services, l’évolution du GSM est nécessaire qui donne naissance au GPRS (General Packet Radio Service). Le GPRS qualifié souvent de 2,5G et dérivé du GSM a permit l’évolution de la téléphonie mobile vers la transmission par paquets. Cette méthode est plus adaptée à la transmission des données à un débit plus élevé. L’architecture générale d’un réseau GPRS reprend, avec quelques modifications, l’architecture du sous-système radio du GSM, mais impose la création d’un sous-système réseau spécifique. Pour encore plus de débit de performance, on a pensé à utiliser en mieux les performances radio en introduisant la 8PSK (Eight Phase Shift Keying). Donc, le EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution) qualifié souvent de 2,75G est une évolution du GPRS. L’architecture générale d’un réseau EDGE est identique à celle d’un réseau GPRS, seules quelques modifications sont à réaliser concernant le sous-système radio. La particularité de EDGE réside dans l’adaptation du schéma de modulation, en fonction de la qualité de la liaison.

Le 21ème siècle commence par l’apparition de la troisième génération de la téléphonie mobile. L’UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) est l’une des trois normes de mobiles de 3ème génération (3G) qui s’inscrit dans un contexte mondial d’interopérabilité. Ce standard permettra à la fois la téléphonie mobile et le transport de données (images vidéo en direct, visioconférence mobile, etc.) avec un débit supérieur aux technologies précédentes. La technique d’accès multiples utilisée est le W-CDMA (Wide band Code Division Multiple Access). Le nombre des services augmente et demandent de plus en plus de débit, et l’UMTS doit évoluer vers d’autres technologies. Le HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) appelé 3,5G ou encore 3G+ (dénomination commerciale) est un protocole qui offre des performances dix fois supérieures à la 3G (UMTS R'99) dont il est une évolution logicielle. Cette évolution permet d'approcher les performances des réseaux DSL (Digital Subscriber Line). Comme L’UMTS, cette technologie est basée sur la W-CDMA. En plus de l’UMTS, on a rajouté trois nouveaux canaux. Le HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) est une mise à jour des réseaux W-CDMA/UMTS/HSDPA. Il apporte des améliorations de type HSDPA au flux ascendant des connexions et permet ainsi d’obtenir des débits de chargement (upload) pouvant atteindre les 5,8 Mbps. Le HSUPA est considéré comme le successeur du HSDPA qui permet d’obtenir des débits très élevés mais uniquement sur le flux descendant (download). Le HSPA (High speed packet access), meilleur atout des deux solutions précédentes en occurrence le HSDPA et le HSUPA , fournira ainsi aux utilisateurs un débit symétrique. Le HSOPA (High Speed OFDM Packet Access) représente l’évolution du couple HSDPA/HSUPA offrant ainsi un débit théorique de 100 Mbit/s en flux descendant et 50 Mbit/s en flux montant. Le nombre d'utilisateurs par fréquence devrait également être bien supérieure et dépasser les 100 (40 en HSDPA et 9 en UMTS).

Dans le futur proche, la quatrième génération va voir le jour. Le LTE (Long Term Evolution) et le WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) sont les futures normes des réseaux mobilex de quatrième génération (4G).

Le monde de la téléphonie et des réseaux est aujourd’hui dynamique et n’arrête pas d’innover. La convergence des réseaux fixe et mobile ouvre des nouvelles portes au futur des télécommunications avec l’apparition de l’UMA (Unlicensed Mobile Access) et l’IMS (IP Multimedia Subsystem). Actuellement, on essai de réutiliser les bandes du GSM au profil de la technologie UMTS qui porte le nom de l’UMTS900.

II. Evolution de la téléphonie mobile :

II.1. Début de la téléphonie mobile :

La première génération de téléphonie cellulaire analogique (1G, exemple de RC2000 : Radiocom 2000 de France Telecom et NMT : Nordic Mobile Telephone) est née sur la coexistence de plusieurs normes incompatibles entre elles. Il s'agissait principalement des standards suivants :

II.2. Deuxième génération :

II.2.1. GSM :

En 1991, l'adoption commune par l'Allemagne et la France d'une norme de deuxième génération numérique (2G), a donné naissance au GSM (Global System for Mobile Communication), une norme adoptée rapidement par l'Espagne, l'Italie et le Royaume Uni. Même si la norme GSM est la norme la plus répandue dans le monde, l’évolution des télécommunications n’a pas suivi le même chemin sur tous les continents. Aux Etats-Unis, une norme unique a finalement débouché sur trois normes distinctes, et au Japon, l’évolution de la norme propriétaire de NTT DoCoMo a donné naissance à la norme J-TACS.

a) Architecture du réseau GSM :

Le PLMN (Public Land Mobile Network) rassemble toutes les fonctions gérant la mobilité équipements spécifiques du GSM en 3 sous-systèmes :

La figure suivante schématise l’architecture générale du réseau GSM en englobant les trois sous systèmes ainsi que les différentes liaisons entre les différents sous systèmes et les liaisons entre des parties de chaque sous système.

Figure 1 : Architecture du réseau GSM.

b) Sous-système radio BSS :

Il regroupe tous les éléments concernés par la transmission sur l’interface air :

c) Sous-système réseau NSS :

Le NSS s’occupe de l’interconnexion avec les réseaux fixes, publics ou privés, auxquels est rattaché le réseau mobile. Il gère en outre l’établissement des communications avec les utilisateurs mobiles, utilisateurs dont il détient un profile. Ce sous système est composé des services suivants :

d) Sous-système d’opération OSS :

L’OSS est un sous système entièrement dédié à l’administration du réseau par l’exploitant, à la fois en ce qui concerne l’administration commerciale, la gestion de la sécurité et la maintenance. Dans les OMC (Operation and Maintenance Center), on distingue l'OMC/R (Radio) qui est relié à toutes les entités du BSS, à travers les BSC, l'OMC/S (System) qui est relié au sous système NSS à travers les MSC. Enfin l'OMC/M (Maintenance) contrôle l'OMC/R et l'OMC/S.

e) Interfaces GSM :

II.2.2. GPRS :

Le GPRS (General Packet Radio Service), qualifié souvent de 2,5G et dérivé du GSM, a permit l’évolution de la téléphonie mobile vers la transmission par paquets. Cette méthode est plus adaptée à la transmission des données à un débit plus élevé. L’architecture générale d’un réseau GPRS reprend, avec quelques modifications, l’architecture du sous-système radio du GSM, mais impose la création d’un sous-système réseau spécifique.

a) Architecture du réseau GPRS :

L’architecture d’un réseau GPRS reprend la même architecture que celle du GSM. En plus des trois sous systèmes du GSM, on a rajouté un sous système appelé GPRS Core Network. La figure suivante nous montre l’architecture du GPRS et les services ajoutés dans l’architecture GSM.

Figure 2 : Architecture du réseau GPRS.

En se basant sur la figure précédente, nous décrivons les différents services et leurs interconnexions. L’architecture GPRS est composée en plus de l’architecture GSM des services suivants :

b) Interfaces GPRS :

La norme GPRS définit un certain nombre d'interfaces pour assurer le fonctionnement entre SGSN et GGSN et l'interfonctionnement avec les entités GSM :

c) Avantages du réseau GPRS :

Parmi les avantages de GPRS comparé au GSM pour les services de données, figurent :

II.2.3. EDGE :

Le EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution) qualifié souvent de 2,75G est une évolution du standard de téléphonie mobile GPRS. L’architecture générale d’un réseau EDGE est identique à celle d’un réseau GPRS, seules quelques modifications sont à réaliser concernant le sous-système radio. La particularité de EDGE réside dans l’adaptation du schéma de modulation, en fonction de la qualité de la liaison. Liaison de bonne qualité, EDGE utilise la modulation 8-PSK (Eight Phase Shift Keying). Cette technique de modulation offre une efficacité spectrale supérieure à la modulation utilisée par le GSM et GPRS (GMSK –Gaussian Minimum Schift Keying) et nous permet d’avoir un débit trois fois supérieurs à celui du GPRS. Liaison de mauvaise qualité : EDGE utilise la modulation GMSK, le débit devient donc comparable à celui du GPRS.

II.3. Troisième génération :

II.3.1. UMTS :

L’UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) est l’une des trois normes de mobiles de 3ème génération (3G) qui s’inscrit dans un contexte mondial d’interopérabilité. Ce standard permettra à la fois la téléphonie mobile et le transport de données (images vidéo en direct, visioconférence mobile, etc.) avec un débit supérieur aux technologies précédentes. La technique de duplexage utilisée est celle du réseau GSM (le duplexage en fréquence). La bande de fréquences totale allouée au système est séparée en 2 sous-bandes d’égales importances, une sous bande pour la voie montante et une sous bande pour la voie descendante. La technique d’accès multiples utilisée est le W-CDMA (Wide band Code Division Multiple Access).

a) Architecture du réseau UMTS :

Comme le montre la figure suivante, le réseau UMTS est composé d’un réseau d’accès UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) et d’un réseau cœur.

Figure 3 : Architecture du réseau UMTS.

b) Réseau d'accès UTRAN :

Le réseau d’accès UTRAN est doté de plusieurs fonctionnalités. Sa fonction principale est de transférer les données générées par l’usager. Il est une passerelle entre l’équipement usager et le réseau cœur. Cependant, il est chargé d’autres fonctions suivantes :

Le réseau d’accès UTRAN est composé de plusieurs éléments :

c) Réseau cœur :

Le réseau cœur de l’UMTS est composé de trois parties dont deux domaines :

Ces deux domaines permettent aux équipements usagers de pouvoir gérer simultanément une communication paquets et circuits. Ces domaines peuvent être considérés comme des domaines de service.

d) Avantage de l’UMTS :

Le W-CDMA est doté de nombreux avantages par rapport aux technologies utilisées dans la seconde génération (2G) de télécommunications mobiles. La sécurité est nettement améliorée. En effet, le signal, perçu comme un bruit, est codé par une séquence connue uniquement par l’émetteur et le récepteur. La sensibilité aux interférences extérieures est réduite puisque les brouilleurs sont réduits lors du désétalement. Plusieurs émetteurs peuvent partager la bande passante. Cela permet d’obtenir des débits supérieurs, en plus d’être variables. De plus, ce partage évite le multiplexage existant en 2G.

II.3.2. HSDPA :

Le HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) appelé 3,5G ou encore 3G+ (dénomination commerciale) est un protocole qui offre des performances dix fois supérieures à la 3G (UMTS R'99) dont il est une évolution logicielle. Cette évolution permet d'approcher les performances des réseaux DSL (Digital Subscriber Line). Comme L’UMTS, cette technologie est basée sur la W-CDMA. En plus de l’UMTS, on a rajouté de nouveaux canaux. Pour la voie descendante, on a rajouté le canal de transport de données à très haut débit HS-DSCH (High Speed Dedicated Shared CHannel) qui est partagé entre les utilisateurs, contrairement au DCH de l’UMTS qui était dédié à chacun, le canal HS-SCCH (High Speed Shared Control CHannel) qui transporte la signalisation associée au HS-DSCH et le canal physique HS-PDSCH (High Speed Physical Dedicated Shared CHannel) qui transporte un HS-DSCH. Sur la voie montante, on a introduit le canal HS-PDCCH (High Speed Physical Dedicated Control CHannel) qui transporte la signalisation associée au HS-PDSCH. En plus, Le HSDPA utilise un mécanisme de retransmission hybride HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest). Ce mécanisme permet de limiter et corriger les erreurs de transmission grâce à la redondance de la couche physique et à la retransmission de la couche liaison de données. L’émetteur envoie un bloc d’informations et attend une acceptation ou un refus du récepteur. Afin d’obtenir une acceptation rapide, un processus de différentes demandes est lancé en parallèle. En cas de demande de retransmission, suite à des données reçues incorrectes, les informations sont combinées entre l’original et la nouvelle transmission pour obtenir le message entier. L’AMC (Adaptive Modulation and Coding) désigne l’adaptation dynamique du schéma de codage (et donc du débit) en fonction des conditions radio. Le mobile remonte le CQI (Channel Quality Indicator) au Node B qui réajuste le schéma de codage toutes les 2 ms : choix d’un codage plus ou moins protecteur avec plus ou moins de redondance, choix d’une modulation QPSK ou 16QAM. En UMTS, l’établissement de la transmission par paquet se fait à partir du RNC, tandis qu’en HSDPA, elle se fait à partir du Node B. Cela permet de réagir beaucoup plus rapidement, notamment grâce à un TTI (Transmission Time Interval) plus court. Ainsi, chaque utilisateur dispose du même temps, mais grâce à l’AMC, le schéma de codage est propre à chacun ce qui lui permet d’obtenir le meilleur débit possible en fonction de ses conditions radio.

II.3.3. HSUPA :

Le HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) est une mise à jour des réseaux WCDMA/UMTS/HSDPA. Il apporte des améliorations de type HSDPA au flux ascendant des connexions et permet ainsi d’obtenir des débits de chargement (upload) pouvant atteindre les 5,8 Mbps. Le HSUPA est considéré comme le successeur du HSDPA qui permettait d’obtenir des débits très élevés mais uniquement sur le flux descendant (download). HSUPA introduit plusieurs nouveaux canaux sur les liaisons montante et descendante. Le canal de transport sur la liaison montante E-DCH (Enhanced Dedicated Channel) transporte un bloc de données pour chaque TTI. Le canal montant E-DPDCH (E-DCH Dedicated Physical Data Channel) transporte les données utilisateur sur la liaison montante. Le terminal utilisateur peut utiliser jusqu'à quatre E-DPDCH avec un facteur d’étalement de SF256 à SF2. Deux SF2 E-DPDCH sont nécessaires pour obtenir 2 Mbits/s, le débit maximal pris en charge par les premiers terminaux. Le canal montant E-DPCCH (E-DCH Dedicated Physical Control Channel) transporte les informations de contrôle nécessaires au Node B pour décoder le canal montant EDPDCH, de même que l’indicateur E-TFCI (E-DCH Transport Format Combination Indicator) qui donne la taille de bloc, le numéro de séquence de retransmission RSN et le « Happy Bit » qui indique si le terminal utilisateur est satisfait de l’allocation de ressources (Serving Grant) actuelle. Les trois nouveaux canaux physiques de liaison descendante sont les suivants : E-HICH (E-DCH HARQ Acknowledgement Indicator Channel) sert à accuser réception des données émises par le terminal utilisateur, E-AGCH (E-DCH Absolute Grant Channel) fournit la limite absolue des ressources de puissance (Serving Grant) que le terminal utilisateur peut utiliser et E-RGCH (EDCH Relative Grant Channel) augmente ou diminue l’allocation de ressources (Serving Grant) du terminal utilisateur (ou signale un maintien au niveau actuel).

II.3.4. HSPA :

Le HSPA est en fait une évolution des deux normes: HSDPA (High speed downlink packet access) et le HSUPA (High speed uplink pack access). Le HSPA réunie les deux technologies, meilleur des deux technologies, fournira ainsi aux utilisateurs un débit symétrique.

II.3.5. HSOPA :

Le HSOPA (High Speed OFDM Packet Access) basé sur une technologie de fréquences orthogonales (OFDM), présente en téléphonie mobile une évolution du couple HSDPA/HSUPA avec des débits bien supérieurs (100 Mbit/s en downlink, 50 Mbit/s en uplink). Le HSOPA présente un temps de latence de l'ordre de 20 ms contre 60 ms pour HSDPA. Le nombre d'utilisateurs par fréquence devrait également être bien supérieure et dépasser les 100 (40 en HSDPA et 9 en UMTS).

II.4. Quatrième génération :

II.4.1. LTE :

Le LTE (Long Term Evolution) approuvées par la 3GPP dans la Release 8. LTE est une évolution des familles GSM/UMTS qui spécifie la prochaine génération du système d'accès mobile à large bande, laquelle utilise la technologie OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) sur la voix descendante et la technologie SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) sur la voix montante. LTE supporte des débits descendants pouvant atteindre 100 Mbits/s et des débits montants de 50 Mbits/s avec une très faible latence (10 ms) et fait appel à la technologie MIMO (Multiple Input Multiple Output). LTE est un système universel permettant notamment, grâce aux largeurs de bande de 1,25 à 20 MHz et en utilisant à la fois les modes de fonctionnement FDD (Frequency Division Duplex) et TDD (Time Division Duplex), d'offrir la souplesse nécessaire pour répondre aux futurs besoins des opérateurs et aux attributions de fréquences au niveau mondial.

II.4.2. WIMAX :

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) s'agit d'un standard de réseau sans fil créé par les sociétés Intel et Alvarion en 2002 et ratifié par l'IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineer) sous le nom IEEE-802.16. Plus exactement, WiMAX est le label commercial délivré par le WiMAX Forum aux équipements conformes à la norme IEEE 802.16, afin de garantir un haut niveau d'interopérabilité entre ces différents équipements. L'objectif du WiMAX est de fournir une connexion Internet à haut débit sur une zone de couverture de plusieurs kilomètres de rayon. Ainsi, dans la théorie, le WiMAX permet d'obtenir des débits montants et descendants de 70 Mbit/s avec une portée de 50 kilomètres. Dans la réalité le WiMAX ne permet de franchir que de petits obstacles tels que des arbres ou une maison mais ne peut en aucun cas traverser les collines ou les immeubles. Le débit réel lors de la présence d'obstacles ne pourra ainsi excéder 20 Mbit/s. Le standard WiMAX possède l'avantage de permettre une connexion sans fil entre une station de base et des milliers d'abonnés sans nécessiter de ligne visuelle directe. Avec les révisions du standard, IEEE 802.16 se décline en deux catégories :

Dans sa version 802.16e, le WiMAX utilise la modulation SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency-Division Multiple Access), qui permet de partager la ressource radio à la fois en temps et en fréquence, en utilisant un nombre de porteuses simultanées compris entre 128 et 2048. Le standard 802.16e prévoit aussi l'utilisation da la technologie MIMO.

II.5. UMTS900 :

Le but de cette technologie est la réutilisation en France des fréquences 900 et 1800 MHz pour les systèmes de communications mobiles de troisième génération (3G). L’avantage c’est que la fréquence 900 Mhz permet à une antenne 3G de couvrir deux à trois fois plus de territoire pour une même puissance. Par ailleurs la fréquence 900 Mhz a un pouvoir de pénétration à travers les murs supérieur et permet ainsi une meilleure couverture « indoor ». Le déploiement du réseau 3G dans les zones rurales pour une couverture nationale complète sera avec un moindre impact environnemental car elle permet de limiter le nombre de stations 3G et pilonnes installés. Pour les opérateurs, les avantages de l'utilisation de la bande 900 MHz pour la diffusion de leur réseau 3G sont économiques. Ces derniers peuvent en effet réutiliser les sites des stations de base 2G et les mêmes systèmes d'antennes déjà en place. Sachant que la couverture 2G de la population se situe autour de 99%, il sera facile de compléter la couverture 3G à moindre frais à partir de ces sites. D'autre part, les propriétés physiques de la bande 900 MHz permettent de réduire significativement le nombre de stations de base nécessaires pour une même zone de couverture. Ainsi, pour assurer un débit de 384 Kbps (débit de l'UMTS) sur une zone de 10.000 km², il faut près de 2000 stations de base à 2100 MHz contre à peine plus de 600 en bande 900 MHz. Cela signifie également pour les opérateurs moins de dépenses énergétiques et d'entretien des sites. Le principe de la réutilisation pour la 3G des bandes 900 et 1800 MHz actuellement utilisées pour la deuxième génération (2G) a été prévu, sous certaines conditions, depuis 2000. Les conditions générales de l’introduction de l’UMTS dans les bandes de fréquences utilisées pour les réseaux de seconde génération font en effet partie intégrante des conditions d’attribution des autorisations UMTS, telles que définies dans l’appel à candidatures lancé le 18 août 2000 et reprises dans le second appel à candidatures lancé le 29 décembre 2001.

II.6. La convergence fixe mobile :

Le principe de la convergence est le suivant : lorsque l'utilisateur appelle de chez lui, un logiciel intégré à son téléphone portable bibande GSM encapsule les cellules GSM dans des trames IP. Celles-ci sont transmises par liaison radio haut débit Wi-Fi ou Bluetooth à la "box" fournie par son fournisseur d'accès Internet (FAI). De là, via un réseau filaire IP, les données sont acheminées, aux conditions tarifaires du fixe, vers le terminal de l'interlocuteur ou, s'il s'agit d'un mobile, vers une passerelle qui va diriger la communication vers le réseau mobile adéquat. Pour l'utilisateur, cette convergence signifie qu'il n'a plus besoin que d'un seul numéro de téléphone et d'un seul terminal, en l'occurrence un portable, que les appels reçus ou émis transitent sur un réseau fixe ou mobile, le basculement de l'un à l'autre est transparente pour lui. L'interconnexion des réseaux cellulaires et IP est réalisée en utilisant le protocole UMA (Unlicensed Mobile Access), mis au point par un consortium composé d'une quinzaine de partenaires dont Alcatel, Ericsson, Motorola et Nortel. L'équipement appelé UNC (UMA Network Controller, contrôleur UMA) authentifie l'utilisateur, puis réalise la connexion avec le réseau cellulaire. C'est donc lui qui joue le rôle de passerelle entre réseaux cellulaires et réseaux mobiles IP. Ce qui a été décrit jusqu'à présent n'est cependant qu'une première esquisse de ce que sera à terme la convergence fixe-mobile. Une version plus élaborée permettra d'accéder à une large palette de services (VoIP, visiophonie, messagerie multimédia, conférence Web, push to talk...) et d'applications, quel que soit le terminal (PC, PDA, téléphone portable, etc.) et le réseau d'accès emprunté : large bande (DSL, câble), commuté (RTC, Numéris), cellulaire (GSM/GPRS, UMTS ou HSPDA) ou radio (Wi-Fi, Wimax ou UWB). Il s'agit donc d'une convergence généralisée, voix-données et fixe-mobile à la fois. Il sera alors possible pour chaque utilisateur de partager plusieurs applications avec d'autres interlocuteurs, par exemple de jouer en réseau tout en poursuivant des conversations téléphoniques. Pour aboutir à cette interopérabilité des services télécoms, il est cependant nécessaire de modifier l'architecture des infrastructures de réseaux afin de les rendre conformes à l'architecture dite IMS (IP Multimedia System). L’IMS est issue des travaux du consortium 3GPP (Third Generation Partenership Project) qui définit les spécifications des normes utilisées dans le cadre de la téléphonie mobile de troisième génération. Pour autant, cette architecture peut être mise en oeuvre sur d'autres réseaux que les réseaux mobiles 3G. En effet, l'IMS est une couche "middleware" qui s'intègre entre, d'un côté les terminaux et les réseaux d'accès et, de l'autre, les applications. Elle permet d'ouvrir plusieurs sessions au cours de la même communication. Au coeur de l'IMS, un contrôleur de sessions traite les requêtes émises par les terminaux connectés, identifie et authentifie les abonnés qui sont dirigés en fonction de leur profil vers les services applicatifs à I'aide du protocole de signalisation SIP (Session Initiation Protocol) standardisé par l'IETF. Des objectifs prometteurs donc, mais la transition vers l'architecture IMS-SIP sera toutefois progressive.

III. Technologie UMA :

III.1. Introduction :

La technologie UMA (Unlicensed Mobile Access) permet au téléphone mobile de devenir un terminal unique pour établir des communications sur les réseaux fixes et mobiles. Elle permet d'utiliser la connexion Internet haut débit sans fil pour la navigation mobile, les e-mails, les MMS, les SMS et tous les services mobiles utilisant une connexion réseau. Le terme UMA ou Unlicensed Mobile Access (Accès mobile « sans licence ») vient du fait que grâce à cette technologie, un mobile peut se relier à un point d’accès IP sans fil ne nécessitant pas de licence, autrement dit un point d’accès WiFi ou Bluetooth. En effet, sous la couverture d’un hotspot chez lui ou au bureau, l’utilisateur se situe dans une zone appelée « zone privée ». A travers la technologie UMA, l’abonné mobile pourra utiliser le réseau IP « filaire » à l’intérieur de ces zones privées. Partout ailleurs, le mobile sera connecté via son réseau mobile (2G ou 3G). L’UMA est devenue en avril 2005, une part du 3GPP sous le nom de GAAI (Generic Access to A/GB Interface). Pour avoir accès à cette technologie, le terminal doit être bi mode : 2G/3G et WiFi/Bluetooth. Ensuite, ils doivent être raccordés à une connexion Internet large bande supérieure à 128 kbit/s qui est le débit nécessaire pour transporter de la voix sur IP. La technologie UMA convertit la commutation de circuits du GSM en commutation par paquets IP (et réciproquement) dans le cas du GSM. Dans le cas du GPRS ou de la 3G, la technologie UMA associe simplement les paquets IP entre les réseaux filaires au réseau radio personnel (en Wi-Fi ou en Bluetooth, par exemple). L’UMA est une technologie qui a pour but de remplacer la couche physique des réseaux 2G et 3G par des bandes de fréquences libre d’utilisation (celles des 2,4GHz). Elle a été développée par un consortium d’entreprise nommé UMAC composé d’Alcatel, Cingular, Ericsson, Motorola, Nokia, Nortel, Siemens, T-Mobile.

III.2. Fonctionnement de la technologie UMA :

Tout d'abord, nous avons besoin d'un appareil mobile intégrant la technologie UMA, d'un opérateur prenant en charge cette technologie et d'une connexion haut débit Internet à laquelle nous pouvons accéder avec le WLAN. Le concept UMA consiste à prolonger les services mobiles 2G/3G dans les réseaux sans fils IP libres d’accès (WiFi/Bluetooth) en créant un tunnel entre le client et le coeur du réseau de l’opérateur. La réalisation de cette technologie implique plusieurs contraintes. En effet, elle devra permettre à l’usager d’utiliser les services mobiles voix et données par l’intermédiaire de réseaux privés en conservant le même numéro de téléphone. Elle pourra également basculer les communications (handover) lors du passage d’un réseau privé à un réseau mobile et vice-versa sans coupure et de manière transparente pour l’utilisateur. Elle devra, enfin, assurer une sécurité équivalente aux réseaux mobile à travers par exemple des procédures d’authentification et de chiffrement. Voici donc le schéma de principe de l’UMA décrit sur la figure suivante qui nous montre bien le tunnel IP réalisé entre le point d’accès et l’UNC (UMA Network Controller).

Figure 4 : Principe de fonctionnement de l’UMA

III.3. Architecture fonctionnelle de l’UMA :

La figure suivante illustre l’architecture fonctionnelle fournie dans la norme 3GPP.

Figure 5 : Architecture fonctionnelle de l’UMA?

On constate sur la figure 5 que l’architecture est composée de quatre éléments de base :

V.4. Interface Up :

L’interface Up est l’interface entre l’UNC et la station mobile. Elle fonctionne sur un réseau de transport IP et transmet la signalisation du réseau mobile entre le réseau coeur et le mobile. Nous allons donc d’écrire les modifications dans l’architecture des protocoles apportées par l’UMA et son interface Up dans les domaines Circuits et Paquets.

III.4.1. Architecture des protocoles dans le domaine circuit :

Figure 6 : Architecture de protocoles en mode circuit.

On remarque sur la figure 6 que l’UMA intervient entre la couche TCP et la couche MM, cela implique donc la mise en place d’un logiciel UMA dans le mobile. Le protocole UMA-RR est l’équivalent du protocole GSM-RR pour la partie voix, il gère la ressource radio : établissement, maintenance et libération des canaux. Les messages UMA-RR sont transparents pour le point d’accès. Comme en GSM, ils transitent par le point d’accès sans interprétation.

III.4.2. Architecture de protocoles dans le domaine paquet :

Figure 7 : Architecture de protocoles en mode paquet.

On peut observer sur la figure 7 que, pour la partie données, c’est le protocole UMA-RLC qui remplace le protocole RLC utilisé en GPRS. On voit bien sur ces 2 schémas que lorsque le mobile se trouve sous la couverture d’un hotspot, l’établissement d’une communication dans le domaine circuit se fait via le protocole UMA-RR, alors que, dans le domaine paquet, celle-ci est réalisée via le protocole UMA-RLC. La mise en place du logiciel dans le mobile permettra donc à l’usager de créer un tunnel spécifique entre lui et le CN. Ce tunnel permet alors de prolonger le réseau GSM dans un réseau IP. Lors d’une communication, ce prolongement se fera grâce à l’usage de la fonction « handover ».

III.5. Handover du GSM vers WiFi :

Figure 8 : Handover GSM vers WiFi.
  1. La MS commence par introduire la cellule UMA détectée dans le « Measurement Report » envoyé au BSC. La MS envoie les caractéristiques des cellules ayant les niveaux de champ les plus grands dont ceux de la cellule UMA ;

  2. Après avoir traité le Measurement Report, le BSC décide de commencer la préparation du « handover » en envoyant au CN un message « Handover Required » en indiquant la cellule UMA ;

  3. Le CN demande à l’UNC d’allouer des ressources au mobile en envoyant le message « Handover Request » ;

  4. L’UNC informe le CN, à travers le « Handover Command », qu’il a bien reçu la demande de « handover » et lui indique également le canal radio auquel le mobile devrait être dirigé ;

  5. Le CN envoie donc au BSC les informations du « handover » grâce au « Handover Command » ;

  6. Le BSC envoie un « Handover Command » à la MS pour initialiser le « handover » vers l’UMA. Il faut savoir que le mobile décidera le moment du « handover ». Celui-ci sera réalisé seulement lorsqu’il enverra le message « URR Handover Complete » ;

  7. La MS contacte l’UNC en utilisant le « URR Handover Access » pour lui fournir les données du « Handover Command » envoyé par le BSC. L’UNC fait la corrélation entre ce message et le « Handover Request Ack » envoyé plus tôt au CN pour identifier avec succès l’achèvement du « handover » ;

  8. L’UNC met en place le tunnel pour allouer les ressources à la MS ;

  9. La MS envoie le « URR Handover Complete ». Il passe alors du GERAN « user plane » à l’UMA « user plane » ;

  10. L’UNC indique au CN qu’il a bien détecté la MS ;

  11. Le trafic de voix est réalisé de manière bidirectionnelle entre la MS et le CN via l’UNC ;

  12. L’UNC indique au CN que le handover est complètement réalisé en utilisant le « Handover Complete Message » ;

  13. Le CN va donc libérer les ressources allouées au BSC ;

  14. Le BSC confirme la libération des ressources allouées.

III.6. Avantages et inconvénients de l’UMA :

Du point de vue abonné, la technologie UMA va permettre à l’abonné de réduire ses coûts grâce notamment à l’usage de la VoIP. Qu’il soit chez lui ou au bureau, sous la couverture d’un point d’accès, l’abonné pourra se connecter en WiFi. Par contre, il devra changer son terminal car ce sont les terminaux équipés d’une couche logicielle UMA qui pourront utiliser cette technologie. Du point de vue opérateur, les coûts de déploiement ne seront pas très importants. De plus, la technologie UMA permettra d’économiser de la ressource en 2G et 3G avec la libération des ressources allouées aux mobiles reliés au point d’accès. Malheureusement avec l’arrivée du Full IP (IMS, IP Multimedia Subsystem) la durée de vie de l’UMA n’est pas très longue.

Glossaire :

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3G : L’abréviation de la 3ème génération de téléphonie mobile. Accessible au grand public dans certains pays d'Europe depuis 2002, elle s'appuie sur la norme Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), permettant des débits bien plus rapides (2Mbps prévus à maturité du réseau) qu'avec la génération précédente, le GSM.

3GP :C’est un conteneur vidéo défini par 3GPP destiné au téléphone mobile de troisième génération (3G). C'est une version simplifiée du MPEG-4. Les fichiers 3GP ont pour extension «.3gp » ou « .3g2 ».

3GPP (3rd Generation Partnership Project) :Accord de collaboration datant de décembre 1998 qui rassemble un certain nombre d'organismes de normalisation des télécommunications. Les partenaires sont notamment ARIB, CCSA, ETSI, ATIS, TTA, et TTC. Des détails sur les travaux du 3GPP sont disponibles.

4

4G :L'abréviation de 4ème génération de téléphonie mobile, le successeur de la 3ème génération. Plusieurs technologies en cours de déploiement peuvent prétendre à cette dénomination : WiMAX (802.16), iBurst (802.20) et LTE.

8

8-PSK (Eight Phase Shift Keying) :C’est une modulation numérique par déplacement de phase. Cette modulation utilise deux constellations identiques superposées et décalées par rotation l'une par rapport à l'autre de p/4. Elle permet de véhiculer 3 bits par symbole.

16

16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) :La modulation d'amplitude en quadrature est une forme de modulation d'une porteuse par modification de l'amplitude de la porteuse elle-même et d'une onde en quadrature (une onde déphasée de p/2 avec la porteuse) selon l'information transportée par deux signaux d'entrée. Cette modulation peut véhiculer 4 bits par symbole.

A

AND (Abbreviated dialling numbers)

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) :C’est une technique de communication qui permet d'utiliser une ligne téléphonique d'abonné (ou une ligne RNIS) pour transmettre et recevoir des signaux numériques à des débits élevés, de manière indépendante du service téléphonique classique. Cette technologie est massivement mise en œuvre par les fournisseurs d'accès à Internet pour le support des accès dits « haut-débit ». L'ADSL fait appel à la notion de sous-porteuses : la bande de fréquences comprise entre 0 Hz et environ 1,1 MHz est divisée en 255 intervalles de 4,3125 kHz.

AMC (Adaptive Modulation and Coding) :C’est une technique de modulation/codage de l'information adaptative utilisée notamment en WiMAX et en UMTS . Elles consistent à adapter les codes correcteurs et modulations utilisés en fonction de la qualité du signal. Par exemple, si les modulations disponibles sont le QPSK et le 16-QAM, dans le cas où le canal est marqué comme bon, on utilisera la modulation 16-QAM, qui offre un meilleur débit mais une plus faible robustesse. Par contre, si le canal est marqué comme dégradé, on utilisera la modulation QPSK, plus robuste.

APN (Access Point Name) :C’est un paramètre du GPRS qui identifie le Gateway GPRS Support Node (GGSN) en cours d'utilisation, en téléphonie mobile.

AUC (Authentication Center) :C’est une base de données protégée qui contient une copie de la clé secrète inscrite sur la SIM de chaque abonné. Cette clé est utilisée pour vérifier l’authenticité de l’abonné et pour l’encryptage des données envoyées.

B

Bluetooth :C’est une spécification de l'industrie des télécommunications. Elle utilise une technologie radio courte distance destinée à simplifier les connexions entre les appareils électroniques. Le standard Bluetooth est IEEE 802.15.x. Le système Bluetooth opère dans la bandes de fréquences de 2,4 GHz dont l'exploitation ne nécessite pas de licence. Cette bande de fréquences est comprise entre 2 400 et 2 483,5 MHz.

BMP :C’est un format d'image matricielle ouvert développé par Microsoft et IBM. il ne dégrade pas l'image et n'utilise généralement pas de compression, aussi est-il très lourd.

BSC (Base Station Controller) :C’est l'un des éléments du réseau GSM. Son rôle est de commander un certain nombre de BTS (jusqu'à plusieurs centaines). À leur tour, plusieurs BSC sont reliées à la MSC.

BSS (Base Station Sub-system):Le sous-système des stations de Base est la partie radio du réseau de téléphonie mobile GSM, chargée de la connexion entre la Station Mobile (MS) et la partie commutation du réseau GSM (vers le MSC).

BTS (Base Transceiver Station) :Ils constituent les points d’accès au réseau et ont en charge l’accès radio des mobiles dans leur zone de couverture (opérations de modulation, démodulation, codage correcteur d’erreurs, etc.), la diffusion d’informations sur la cellule et la remontée d’informations sur la qualité de transmission au BSC.

C

CDMA (Code division multiple access) :C’est un système de codage des transmissions, basé sur la technique d'étalement de spectre. Il permet à plusieurs liaisons numériques d'utiliser simultanément la même fréquence porteuse.

CGF (Charging Gateway Function) :C’est une passerelle de taxation permet le transfert des informations de taxation du SGSN et du GGSN au système de facturation (BS, Billing System). L'entité CGF peut être implantée de façon centralisée ou de manière distribuée en étant intégrée aux noeuds SGSN et GGSN.

CQI (Channel Quality Indicator) :C’est un indicateurs de qualité de canal radio de réception.

CS (Circuit Switched) :Le domaine du cœur du réseau UMTS. Ce domaine est composé de plusieurs modules : MSC, GMSC, VLR.

D

DCH (Dedicated CHannel) :C’est un canal (UMTS) duplex, alloué un utilisateur pour échanger des données et de la signalisation avec le réseau.

DRM (Digital Rights Management) :La gestion des droits numériques des œuvres numériques.

DSL (Digital Subscriber Line) :DSL ou encore xDSL (que l'on peut traduire par « ligne numérique d'abonné ») renvoie à l'ensemble des technologies mises en place pour un transport numérique de l'information sur une ligne de raccordement téléphonique.

DTMF (Dual Tone Multi Frequency) :Les codes DTMF sont les combinaisons de fréquences utilisées pour la téléphonie moderne (en opposition aux téléphones dits à impulsions). Ces codes sont utilisés pour la composition des numéros de téléphones, et ils ont permis la création des premiers serveurs vocaux interactifs. Techniquement, chaque touche d'un téléphone correspond à un couple de deux fréquences audibles qui sont jouées simultanément.

DVB-H (Digital Video Broadcasting – Handheld) :C’est un système de radiodiffusion hertzienne numérique destiné à une réception sur terminal mobile.

E

E-AGCH (E-DCH Absolute Grant Channel) :Le canal physique de la liaison descendante (HSUPA) qui augmente ou diminue l’allocation de ressources (Serving Grant) du terminal utilisateur (ou signale un maintien au niveau actuel).

E-DCH (Enhanced Dedicated Channel) :Le canal de transport sur liaison montante (HSUPA) qui transporte un bloc de données pour chaque TTI.

E-DPCCH (E-DCH Dedicated Physical Control Channel) :Le canal montant (HSUPA) transporte les informations de contrôle nécessaires au Node-B pour décoder le canal montant EDPDCH.

E-DPDCH (E-DCH Dedicated Physical Data Channel) :Le canal montant (HSUPA) qui transporte les données utilisateur sur la liaison montante.

E-HICH (E-DCH HARQ Acknowledgement Indicator Channel) :Le canal physique de la liaison descendante (HSUPA) qui sert à accuser réception des données émises par le terminal utilisateur.

E-RGCH (EDCH Relative Grant Channel) :Le canal physique de la liaison descendante (HSUPA) qui fournit la limite absolue des ressources de puissance (Serving Grant) que le terminal utilisateur peut utiliser.

E-TFCI (E-DCH Transport Format Combination Indicator) :C’est un indicateur de la laison montante (HSUPA) qui donne la taille de bloc, le numéro de séquence de retransmission RSN et le « Happy Bit » qui indique si le terminal utilisateur est satisfait de l’allocation de ressources actuelle.

EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution) :C’est une évolution du standard de téléphonie mobile GPRS. L’architecture générale d’un réseau EDGE est identique à celle d’un réseau GPRS, seules quelques modifications sont réalisées sur le sous-système radio avec l’introduction de la modulation 8-PSK (Eight Phase Shift Keying).

EIR (Equipement Indentity Register) :C’est un registre d’identification d’équipement. Chaque terminal mobile est identifié par un code IMEI. Le registre EIR contient la liste de tous les terminaux valides. Une consultation de ce registre permet de refuser l’accès au réseau à un terminal qui a été déclaré perdu ou volé.

F

FAI :Fournisseur d'Accès Internet

FDD (Frequency Division Duplex) :Désigne une méthode de duplexage dans le domaine des télécommunications sans fil. Dans ce schéma de communication, l'émission et la réception des données se font à des fréquences différentes ; autrement dit, la fréquence de la porteuse du signal est différente suivant que le sens de la liaison est montant ou descendant.

FMC (Fixed-Mobile Convergence) :La convergence fixe-mobile consiste à utiliser des téléphones GSM et un réseau sans fil pour passer ses appels en interne via les connexions IP.

FTP (File Transfer Protocol) :Le protocole de transfert de fichiers FTP est un protocole de communication destiné à l'échange informatique de fichiers sur un réseau TCP/IP.

Full IP :Type d'accès au réseau des réseaux par lequel on peut utiliser tous les services possibles et imaginables disponibles sur le Net.

G

GAAI (Generic Access to A/GB Interface) :C’est l’appellation de l’UMA dans le standard 3GPP.

GAN (Generic Access Network) :Solution UMA standardisée par le 3GPP.

GANC (Generic Access Network controller) :Plusieurs contrô¬leurs GAN reliés au réseau comme un sous-système de station de base. Le GANC comprend un Secure Gateway qui assure l’authentification et le cryp¬tage en utilisant le protocole IPSEC (Internet Protocol Security) connu de l’IP.

GERAN (GSM EDGE Radio Access Network) :Le GERAN est un élément clé du réseau GSM, et de la combinaison des réseaux UMTS et GSM.

GGSN (Gateway GPRS Support Node) :C’est une passerelle vers les réseaux à commutation de paquets extérieurs tels que l’Internet.

GMSC (Gateway MSC) :Certains MSC sont qualifiés de Gateway MSC, car ils possèdent en plus une passerelle d'accès vers d'autres réseaux mobile ou fixes.

GMSK (Gaussian Minimum Schift Keying) :C’est une modulation de fréquence à enveloppe constante. La modulation GMSK est le résultat du filtrage par un filtre gaussien d'une modulation MSK. Les données binaires (0 ou 1) à transmettre modulent la phase de la fréquence porteuse.

GPRS: (General Packet Radio Service) :C’est une norme pour la téléphonie mobile dérivée du GSM permettant un débit de données plus élevé. On le qualifie souvent de 2,5G. Le GPRS est une extension du protocole GSM : il ajoute par rapport à ce dernier la transmission par paquets.

GPS (global positionning system) :Système géographique de positionnement mondial par satellite.

GSM (Global System for Mobile communications) :C’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 1 800 MHz.

GTP (GPRS Tunneling Protocol) :La couche GTP est utilisé pour les échanges entre le SGSN et le GGSN, il réalise la mise en tunnel des paquets de données, c’est à dire l’encapsulation des datagrammes IP dans des datagrammes IP, le GTP s’appuie soit sur le TCP (transport avec acquittements), soit sur UDP (transport sans acquittements) ; la norme requiert que les deux types de protocoles soient disponible entre le SGSN et le GGSN dans le plan de transmission.

H

Handover :Le handover (transfert automatique intercellulaire) est un mécanisme fondamental dans la communication cellulaire (GSM ou UMTS par exemple). Globalement, c'est l'ensemble des opérations mises en œuvre permettant qu'une station mobile puisse changer de cellule sans interruption de service.

HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest)

HLR (Home Location Register) :C’est une base de données centrale comportant les informations relatives à tout abonné autorisé à utiliser le réseau mobile.

HS-DSCH (High Speed Dedicated Shared CHannel) :Canal de transport de la liaison descendante (HSDPA) qui transporte les données à très haut débit. Il est partagé entre les utilisateurs, contrairement au DCH de l’UMTS qui était dédié à chacun.

HS-PDCCH (High Speed Physical Dedicated Control CHannel) :Canal physique de la liaison montante (HSDPA) qui transporte la signalisation associée au HS-PDSCH (taux de codage et CQI - Channel Quality Indicator).

HS-PDSCH (High Speed Physical Dedicated Shared CHannel) :Canal physique de la liaison descendante (HSDPA) qui transporte un HS-DSCH.

HS-SCCH (High Speed Shared Control CHannel) :Canal de transport de la liaison descendante (HSDPA) qui transporte de la signalisation associée au HS-DSCH.

HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) :Protocole pour la téléphonie mobile aussi appelé 3,5G ou encore 3G+ (dénomination commerciale) est un protocole qui offre des performances dix fois supérieures à la 3G (UMTS R'99) dont il est une évolution logicielle.

HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) :C’est une mise à jour des réseaux WCDMA/UMTS/HSDPA. Il apporte des améliorations de type HSDPA au flux ascendant des connexions et permet ainsi d’obtenir des débits de chargement (upload) pouvant atteindre les 5,8 Mbps.

HSPA (High speed packet access) :C’est une évolution des deux normes: HSDPAet le HSUPA. Le HSPA réunie les deux technologies, meilleur des deux technologies, fournira ainsi aux utilisateurs un débit symétrique.

HSOPA (High Speed OFDM Packet Access) :Basé sur une technologie de fréquences orthogonales (OFDM), présente en téléphonie mobile une évolution du couple HSDPA/HSUPA avec des débits bien supérieurs (100 Mbit/s en downlink, 50 Mbit/s en uplink).

HTTP (HyperText Transfer Protocol) :C’est un protocole de communication client-serveur développé pour le World Wide Web.

I

I-WLAN :3GPP-WLAN Interworking. Standard 3GPP visant à favoriser l'interfonctionnement entre les réseaux 3G et les réseaux WLAN.

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineer) :C’est une organisation à but non lucratif. L’IEEE compte plus de 325.000 membres, et possède différentes branches dans plusieurs parties du monde. L’IEEE est constituée d’ingénieurs électriciens, d’informaticiens, de professionnels du domaine des télécommunications, etc.

IETF (Internet Engineering Task Force) :Communauté internationale de concepteurs de réseaux, opérateurs ou chercheurs concernés par l'évolution de l'architecture d'Internet.

IMEI (International Mobile Equipment Identity) :C’est un numéro qui permet d'identifier de manière unique chacun des terminaux mobiles.

IMS (IP Multimedia Subsyste) :C’est une architecture standardisée NGN (Next Generation Network) pour les opérateurs de téléphonie, qui permet de fournir des services multimédias fixes et mobiles. Ce système utilise la technologie VoIP basée sur une implémentation 3GPP standardisée de SIP fonctionnant sur un protocole standard IP.

IMSI (International Mobile Subscriber Identity) :C’est un numéro unique, qui permet à un réseau GSM ou UMTS d'identifier un usager. Ce numéro est stocké dans la carte SIM respectivement USIM et n'est pas connu de l'utilisateur. Pour atteindre celui-ci, on va lui fournir un numéro MSISDN.

IP (Internet Protocol) :Son rôle est la transmission des données sur le réseau Internet.

Ipv4 :C’est la première version d'IP à avoir été largement déployée, et forme la base de l'Internet jusqu’à 2007.

Ipv6 (Internet Protocol version 6) :C’est le successeur du protocole IPv4.

J

J-TACS (japanese total access communication system) :C’est une norme de deuxième génération de la téléphonie mobile au Japon.

JPEG (Joint Photographic Experts Group) :La norme JPEG est une norme qui définit le format d'enregistrement et l'algorithme de décodage pour une représentation numérique compressée d'une image fixe.

L

LA (Location Area) :Cette une zone où sont regroupement plusieurs cellules, donc concerne (a priori) plusieurs BTS à la fois: chaque zone reçoit un code unique, le Location Area Code.

LAN (Local Area Network) :terme général pour désigner un réseau local informatique (pas forcément avec liaisons par radio - voir RLAN et WLAN).

LTE (Long Term Evolution) :Réseau d'accès successeur de la 3G, actuellement en cours d'écriture au 3GPP.

M

MAP (Mobile Application Part):Le protocole MAP fournit une couche application pour les différents éléments d'un réseau GSM, GPRS ou UMTS. Le but est de leur permettre de communiquer pour pouvoir fournir les services aux utilisateurs de téléphone mobile.

MIC (Pulse Code Modulation):La modulation d'impulsion codée est une représentation numérique non compressée d'un signal analogique via une technique d'échantillonnage.

MIMO (Multiple Input Multiple Output) :Un système dit MIMO est donc un système possédant plusieurs entrées et plusieurs sorties.

MM (Mobilty Management) :C’est une couche qui gère la mobilité. Elle est responsable de l’itinérance des utilisateurs et gère la mise à jour des bases de données HLR et VLR, qui permettent de retrouver un utilisateur dans le réseau. Elle est en outre responsable des aspects de confidentialité et de sécurité et s’étend du mobile au MSC.

MMS (Multimedia messaging service) :Le message multimédia est un service de messagerie multimédia.

MP3 :C’est la spécification sonore du standard MPEG-1. C'est un algorithme de compression audio capable de réduire drastiquement la quantité de données nécessaire pour restituer de l'audio, mais qui, pour l'auditeur, ressemble à une reproduction du son original non compressé, c'est-à-dire avec perte de qualité sonore significative mais acceptable pour l'oreille humaine.

MP4 :Introduit en 1998, est une norme de codage d’objets audiovisuels spécifiée par le Moving Picture Experts Group. MPEG-4 est d’abord conçu pour gérer le contenu de scènes comprenant un ou plusieurs objets audio-vidéo.

MS (Mobile Station) :La Station Mobile est un terme qui désigne un élément de base du système cellulaire de téléphonie mobile GSM.

MSC (Mobile-services Switching Center) :Le MSC est un commutateur de circuits numériques qui interconnecte les réseaux PLMN et RTC.

N

NFC (Near Field Communication) :La communication en champ proche est une technologie d'échanges de données à une distance de quelques centimètres. C'est une application des technologies de radio-identification (haute fréquence). NFC a été reconnue par l'ISO, l'ECMA et l'ETSI. Cette technologie a été promue par Sony et Philips.

Node B :C’est une station de base (ou Antenne-relais ) dans un réseau UMTS, basé sur la technologie W-CDMA. C'est l'équivalent de la BTS dans le réseau GSM.

NMT (Nordic Mobile Telephone) :C'est une norme de téléphonie mobile spécifiée par les administrations des télécommunications nordiques à partir de 1970 et mis en service en 1981. NMT est basé sur une technologie analogique de première génération (1G) avec deux variantes existantes : NMT-450 et NMT-900 où les valeurs numériques indiquent les bandes de fréquences utilisées. Le NMT-900 fut introduit en 1986 car il supportait plus de canaux que le précédent réseau NMT-450.

NSS (Network Sub-system):Le sous système réseau s’occupe de l’interconnexion avec les réseaux fixes, publics ou privés, auxquels est rattaché le réseau mobile. Il gère en outre l’établissement des communications avec les utilisateurs mobiles, utilisateurs dont il détient un profile.

NTT DoCoMo :C’est l'opérateur mobile numéro un du marché au Japon.

O

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple) :C’est un procédé de codage de signaux numériques par répartition en fréquences orthogonales sous forme de multiples sous-porteuses.

OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) :C'est une technique d'accès multiple basée sur l'OFDM, permet d'obtenir des débits élevés en tirant avantage de la diversité multi-utilisateur. Cette technique est utilisée pour le Wimax.

OMA (Open Mobile Alliance) :C’est un organisme de standardisation qui développe des standards ouverts pour l'industrie des téléphones mobiles.

OMC (Operation and Maintenance Center) :C’est un élément de base du réseau GSM. Son rôle est d'assurer la gestion de plusieurs BSC.

OSI (Open Systems Interconnection) :Le modèle OSI est un modèle d'interconnexion en réseau des systèmes ouverts proposé par l'ISO (Organisation internationale de normalisation). Il décrit les fonctionnalités nécessaires à la communication et l'organisation de ces fonctions.

OSS (Operation Support Sub-system) :C’est un sous-système d’exploitation et de maintenance des réseaux mobiles.

P

PC (Personal Computer) :Nom du premier micro-ordinateur de marque IBM né en 1981, PC est à présent le terme générique désignant sa famille de descendants, ordinateurs personnels embarquant un processeur de type Intel, AMD ...

PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) :C’est un format de carte d'extension ultra-plat, dédié aux ordinateurs portables et à d'autres périphériques (comme les Livebox, Freebox, Neuf Box…).

PCU (Packet Control Unit) :L'unité de contrôle de paquets est un ajout récent à la norme GSM. Elle effectue des tâches de traitement de la BSC, mais pour les données paquets.

PDP (Packet Data Network) :Le protocole PDP (par exemple, IP, X.25, FrameRelay) est une structure de données présentes sur les deux Serveurs SGSN et le GGSN. Quand un mobile veut utiliser le GPRS, il faut d'abord fixer et activer un contexte PDP. Cela alloue une structure de données dans le contexte PDP sur le SGSN pour signaler qu’un abonné vient de se connecter, et le GGSN desserve les abonnés du point d'accès.

PLMN (Public Land Mobile Network) :Le Réseau Terrestre Mobile Public, plus couramment appelé « réseau mobile », désigne un réseau de télécommunications qui permet aux utilisateurs autorisés d'accéder à différents services (téléphonie, messagerie, transmissions de données, diffusions de contenus audiovisuels…) en situation de mobilité à partir de terminaux portatifs. Selon le pays et l'opérateur, il peut reposer sur différentes architectures normalisées, comme GSM, CDMA et UMTS notamment.

PS (Packet Switched) :Le domaine PS permet la commutation de paquets. Ce domaine est composé de SGSN et GGSN.

PSTN (Public Switched Telephone Network) :Il s'agit du réseau téléphonique public considéré du point de vue national ou mondial, qui a servi de principal support à la transmission de données entre ordinateurs distants pendant trente ans. Il est dit « commuté » parce que les liaisons entre abonnées ne sont pas fixes, mais mises en oeuvre ponctuellement lorsqu'un appel est passé, par des autocommutateurs.

Q

QoS (Quality of Service) :C’est la capacité à véhiculer dans de bonnes conditions un type de trafic donné, en termes de disponibilité, débit, délais de transmission, gigue et taux de perte de paquets.

QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) :ou 4-PSK, cette modulation utilise un diagramme de constellation à quatre points, à équidistance autour d'un cercle. Avec quatre phases, QPSK peut coder deux bits par symbole.

R

RA (Routing Area) :GPRS permet une localisation plus précise par la définition de zones de routages (RA).

RADIUS (Remote Authentication Dial In User Service) :RADIUS défini dans la RFC 2865, est un protocole pour l'authentification de l'utilisateur distant et de la comptabilité. RADIUS permet une gestion centralisée des données d'authentification, tels que les noms d'utilisateurs et mots de passe.

RC2000 (Radiocom 2000 de France Telecom) :Radiocom 2000 est le réseau de téléphone mobile français qui remplaça progressivement le réseau analogique « correspondance publique ». Il est classé dans la catégorie des mobiles de première génération (1G). Fonctionnant sous la bande de fréquence des 400 MHz, le réseau utilise la technologie numérique pour la signalisation et la modulation analogique pour la voix. Les fréquences sont attribuées dynamiquement en fonction des besoins.

RLC (Radio Link Control) :La couche RLC permet la transmission des PDU LLC (logical link control) entre le mobile et le BSS. Elle gère la segmentation des données en plusieurs blocs radio et leur réassemblage, ces blocs peuvent être transmis selon plusieurs schémas de codage (CS-1 à CS-4) suivant la qualité de la liaison radio.

RNC (Radio Network Controller) :Le RNC est l'élément du réseau UMTS qui contrôle les transmissions radio des stations de base. Il gère la répartition de la ressource radio, le chiffrement des données avant l'envoi au téléphone mobile, ainsi qu'une partie de la localisation des abonnés. Un RNC s'interface avec le SGSN pour la transmission des données, et avec le MSC pour le transfert de la voix.

RoI (Return On Investment) :Le retour sur investissement (RSI ou rentabilité du capital investi), parfois appelé rendement ou taux de rendement ou taux de profit, désigne un ratio financier qui mesure : le montant d'argent gagné ou perdu par rapport à la somme initialement investie dans un investissement.

RR (Radio Ressource Management):C’est une couche qui gère les ressources radio. Elle permet d’établir des liens physiques de communication entre le mobile et le BSC, en tenant compte des déplacements du mobile et des aléas du canal radio (perturbation,…). Elle gère ainsi les changements intercellulaires (handover) et arbitre l’accès à la ressource radio, qui peut se révéler rare.

RTC (Réseau Téléphonique Commuté) :Le réseau téléphonique commuté est le réseau du téléphone (fixe et mobile), dans lequel un poste d'abonné est relié à un central téléphonique par une paire de fils alimentée en batterie centrale (la boucle locale). Les centraux sont eux-mêmes reliés entre eux par des liens offrant un débit de 2 Mb/s : ce sont les Blocs Primaires Numériques (BPN). Dans le cas d'un réseau construit par un opérateur public, on parle parfois de réseau téléphonique commuté public (RTCP).

RTT (Round Trip Time) :Information sur le déroulement de l’appel accessible dans les terminaux concernant le délai de transmission des paquets.

S

SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access)

SF :C’est un facteur d'étalement dans la technologie CDMA.

SFR (Société Française du Radiotéléphone) :SFR a été créée en 1987 puis est devenue une filiale du groupe Cegetel créé en 1996 pour rassembler les activités télécommunications de la Générale des Eaux. Cegetel avait de nombreux actionnaires (Mannesmann, Vodafone, Compagnie générale des eaux, Southwestern Bell Corporation, British Telecom...) et a été le premier opérateur privé de télécommunications avec plus de 8 000 salariés et plus de 8 milliards d'euros de chiffre d'affaires.

SGSN (Serving GPRS Support Node) :C’est une passerelle permettant l'acheminement des données dans les réseaux mobiles GPRS. Il gère l'interface avec le réseau de paquets externe (ex. IP) via une autre passerelle, le GGSN (Gateway GPRS Support Node).

SIM (Subscriber Identity Module) :La carte SIM est une puce contenant un microcontrôleur et de la mémoire. Elle est utilisée en téléphonie mobile pour stocker les informations spécifiques à l'abonné d'un réseau mobile, en particulier pour les réseaux de type GSM.

SIP (Session Initiation Protocol) :Protocole normalisé et standardisé par l'IETF qui a été conçu pour établir, modifier et terminer des sessions multimédias. Il s'agit du standard le plus interopérable pour voix sur IP.

SMS (Short Message Service) :Le service de messagerie SMS permet de transmettre de courts messages textuels ; c'est un service proposé conjointement à la téléphonie mobile, voire à d'autres appareils mobiles comme le Pocket PC.

SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) :SOFDMA permet de partager la ressource radio à la fois en temps et en fréquence, en utilisant un nombre de porteuses simultanées compris entre 128 et 2048.

SS7 (Signaling System #7) :Le système de signalisation #7 est un ensemble de protocoles de signalisation téléphonique qui sont utilisés dans la grande majorité des réseaux téléphoniques mondiaux. Sa principale application est l'établissement et la libération d'appels.

SSID (Service Set IDentifier) :C'est un nom identifiant un réseau sans fil selon la norme IEEE 802.11. Ce nom peut être composé jusqu'à 32 caractères. En mode infrastructure il sert à identifier le Hotspot.

T

TCP (Transmission Control Protocol) :Le Protocole de Contrôle de Transmission est un des principaux protocoles de la couche transport du modèle TCP/IP. TCP est un protocole orienté connexion, c'est-à-dire qu'il permet à deux machines qui communiquent de contrôler l'état de la transmission.

TDD (Time Division Duplex) :Multiplexage temporel dans les deux sens de transmission sur une seule fréquence : les voies montantes et descendantes utilisent à tour de rôle la même fréquence.

TDMA (Time Division Multiple Access) :C’est un mode de multiplexage permettant de transmettre plusieurs signaux sur un seul canal. Il s’agit du multiplexage temporel, dont le principe est de découper le temps disponible entre les différentes connexions (utilisateurs). Par ce moyen, une fréquence peut être utilisée par plusieurs abonnés simultanément. Cette technologie est par exemple utilisée dans la norme GSM, où chaque porteuse (canal physique) supporte huit intervalles de temps (time slot) attribués à huit communications simultanées.

TMSI (Temporary Mobile Station Identify) :C’est une identité temporaire utilisée pour identifier le mobile lors des interactions Station Mobile/Réseau. A l’intérieur d’une zone gérée par un VLR, un abonné dispose d’une identité temporaire, codé sur 4 octets, est attribué au mobile de façon locale.

TOIP (Telephony over Internet Protocol) :La téléphonie IP consiste à mettre en place des services téléphoniques sur un réseau IP en utilisant la technique de la voix sur IP.

TTI (Transmission Time Interval) :Le TTI est l’intervalle entre la transmission des blocks de données. D’une durée variable de 10 ms à 80 ms en UMTS, il passe à 2 ms en HSDPA.

U

UCS2 (Universal Character Set 2) :C’est jeu de caractères universel, défini par la norme ISO 10646, aussi connue sous le nom d'Unicode (plus précisément, Unicode, c'est l'UCS-2 niveau 3).

UDP (User Datagram Protocol) :Le protocole UDP est un protocole orienté non connexion de la couche transport du modèle TCP/IP. Ce protocole est très simple étant donné qu'il ne fournit pas de contrôle d'erreurs.

UMA (Unlicensed Mobile Access) :C’est une architecture définie par un consortium industriel ayant spécifié une technologie de convergence supportant l'accès aux services mobiles à partir d'un terminal multi-mode pouvant se connecter en WiFi sur un accès IP.

UMAC (UMA consortium) :C’est un consortium d'entreprises nommé comptant entre autres Alcatel, Cingular, Ericsson, Motorola, Nokia, Nortel, Siemens, T-Mobile et Kineto Wireless.

UMTS (Universal Mobile for Telecommunication System) :C’est l'une des technologies de téléphonie mobile de troisième génération (3G) européenne. Elle est elle-même basée sur la technologie W-CDMA, standardisée par le 3GPP et constitue l'implémentation européenne des spécifications IMT-2000 de l'UIT pour les systèmes radio cellulaires 3G.

UMTS900 :C’est la réutilisation des fréquences 900 et 1800 MHz pour les systèmes de communications mobiles de troisième génération (3G).

UNC (UMA Network Controller) :L’UNC est la pièce maîtresse de la technologie UMA, sert d’interface entre l’usager mobile et les éléments MSC et SGSN du réseau mobile GSM.

URL (Uniform Resource Locator) :C’est une chaîne de caractères utilisée pour adresser les ressources du World Wide Web : document HTML, image, son, forum Usenet, boîte aux lettres électroniques, etc. Elle est informellement appelée une adresse web.

USIM (Universal Subscriber Identity Module) :Il s’agit d’une carte à puce, version améliorée de la SIM, dédiée à la téléphonie mobile 3G.

UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) :C'est une passerelle entre l’équipement usager et le réseau cœur UMTS. Il est chargé d’autres fonctions suivantes : Sécurité, Mobilité, Gestion des ressources radio et Synchronisation.

UWB (Ultra Wide Band) :C’est une technique de modulation radio qui est basée sur la transmission d'impulsions de très courte durée, souvent inférieure à la nanoseconde. Ainsi, la bande passante atteint de très grandes valeurs. On utilise principalement deux méthodes de modulation des signaux : modulation en position d'impulsions, soit en modulation temporelle, soit en modulation biphase.

V

VLR (Visitor Location Register) :C’est une base de données temporaire contenant des informations sur tous les MS qui sont gérés à ce moment-là par le MSC auquel ce VLR est rattaché.

VoIP (Voice over Internet Protocol) :La voix sur réseau IP est une technique qui permet de communiquer par la voix via l'Internet ou tout autre réseau acceptant le protocole TCP/IP. Cette technologie est notamment utilisée pour supporter le service de téléphonie IP (ToIP).

W

W-CDMA (Wide band Code Division Multiple Access) :Le mode d’accès WCDMA (Accès multiple de division des codes à large bande) est le mode d’accès par transmission radio utilisé pour les systèmes cellulaires de troisième génération dans les différentes parties du globe. Les systèmes 3G à large bande sont destinés à accéder à Internet, à transmettre de la vidéo et des images de haute qualité avec la même qualité que les réseaux fixes.

WAN (Wide Area Network) :C’est un réseau informatique étendu couvrant une grande zone géographique, typiquement à l'échelle d'un pays, d'un continent, voire de la planète entière. Le plus grand WAN est le réseau Internet.

WAP (Wireless Access Protocol) :C’est un protocole conçu pour permettre, à un téléphone mobile ou à tout autre terminal portatif sans fil de taille réduite, d'obtenir un accès limité à Internet. Ce protocole tient compte de la taille réduite de l'écran d'un terminal mobile portatif. Les données consultées y sont présentées sous une forme simplifiée.

WAP PUSH :Un wap push est un SMS cliquable qui permet d’activer une connexion wap et d’être dirigé vers une page Internet Mobile.

WAV (WAVEform audio format) :C’est un standard pour stocker l'audio numérique de Microsoft et IBM. Le format WAV ne correspond à aucun format d'encodage spécifique, il s'agit d'un conteneur capable de recevoir des formats aussi variés que le MP3, le WMA, l'ATRAC3, l'ADPCM et le PCM.

WIFI :C’est une technologie déposée de réseau informatique sans fil mise en place pour fonctionner en réseau interne et, depuis, devenu un moyen d’accès à haut débit à Internet. Il est basé sur la norme IEEE 802.11 (ISO/CEI 8802-11).

WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) :C’est une famille de normes, certaines encore en chantier, définissant les connexions à haut-débit par voie hertzienne. C'est également un nom commercial pour ces normes.

WLAN (Wireless Local Area Network) :Le réseau local sans fil est un réseau permettant de couvrir l'équivalent d'un réseau local d'entreprise, soit une portée d'environ une centaine de mètres. Il permet de relier entre-eux les terminaux présents dans la zone de couverture. Il existe plusieurs technologies concurrentes : Le Wifi (ou IEEE 802.11), soutenu par l'alliance WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) offre des débits allant jusqu'à 54Mbps sur une distance de plusieurs centaines de mètres ; hiperLAN2 (HIgh Performance Radio LAN 2.0), norme européenne élaborée par l'ETSI (European Telecommunications Standards Institute). HiperLAN 2 permet d'obtenir un débit théorique de 54 Mbps sur une zone d'une centaine de mètres dans la gamme de fréquence comprise entre 5 150 et 5 300 MHz.

X

X.25 :Ce n’est pas un protocole de communication mais plutôt une recommandation normalisée par commutation de paquets en mode point à point offrant de nombreux services. X.25 intègre les trois couches basses du modèle OSI (Open Systems Interconnection) qui en comporte 7 : niveau 1 (couche physique) ; niveau 2 (couche liaison) ; niveau 3 (couche réseau).

XHTML (eXtensible HyperText Markup Language) :C’est un langage de balisage servant à écrire des pages pour le World Wide Web. Conçu à l'origine comme le successeur d'HTML, XHTML se fonde sur la syntaxe définie par XML, plus récente, mais plus exigeante que celle définie par SGML sur laquelle repose HTML : il s'agit en effet de présenter un contenu affichable non seulement par les ordinateurs classiques, mais également sans trop de dégradation par des PDA bien moins puissants.

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