Global System for Mobile Communications (GSM) : Un Plongeon Technique dans le Coeur de la Téléphonie Mobile


Le Global System for Mobile Communications (GSM) est une norme de téléphonie mobile numérique de seconde génération (2G), développée pour permettre une communication sans fil standardisée à l'échelle mondiale. Créée en 1982 par la Conférence européenne des administrations des postes et télécommunications (CEPT), puis prise en charge par l’ETSI (Institut Européen des Normes de Télécommunications), cette norme a révolutionné les communications mobiles.

Initialement conçue pour la bande des 900 MHz, elle a évolué pour inclure des variantes telles que DCS 1800 MHz, PCS 1900 MHz, GSM 850 MHz et même GSM 450 MHz. Ces bandes sont utilisées selon les régions géographiques (Europe, Amériques, Asie-Pacifique, etc.).

Architecture du Réseau GSM

GSM




Le GSM repose sur une architecture modulaire répartie en trois sous-systèmes principaux :

1. BSS (Base Station Subsystem) – Sous-système de station de base

Il assure la liaison radio entre les utilisateurs et le réseau :

  • BTS (Base Transceiver Station) : Antenne-relais qui transmet/relaye les signaux radio. Une BTS contient des TRX (Transceiver) capables de gérer jusqu’à 8 canaux simultanés grâce au TDMA (Time Division Multiple Access). Elle gère le chiffrement, le codage de canal, la modulation, le contrôle de puissance, et l'étalement de spectre (frequency hopping).

  • BSC (Base Station Controller) : Il coordonne plusieurs BTS. Il contrôle l’allocation des ressources radio, la gestion du handover intra-BSC, la synchronisation des BTS, et le contrôle de puissance. Il centralise aussi les flux des BTS vers le MSC via l’interface A.

2. NSS (Network Switching Subsystem) – Sous-système de commutation réseau

C’est le cœur du réseau GSM, chargé de la commutation des appels, de la localisation des abonnés, et de l’authentification.

  • MSC (Mobile Switching Center) : Centre de commutation qui gère les appels, les handovers inter-BSC et inter-MSC, la localisation et l’itinérance.

  • VLR (Visitor Location Register) : Base de données temporaire qui contient les informations des abonnés présents dans une zone MSC. Il attribue des TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) pour protéger l’identité des utilisateurs.

  • HLR (Home Location Register) : Base centrale d’informations permanentes des abonnés : IMSI, services souscrits, localisation actuelle, etc.

  • AUC (Authentication Center) : Génère les triplets d’authentification (RAND, SRES, Kc) pour vérifier l’identité des abonnés à l’aide de la clé Ki stockée dans la carte SIM. Utilise les algorithmes A3 (authentification) et A8 (génération de clés).

  • EIR (Equipment Identity Register) : Base de données IMEI qui catégorise les appareils (liste blanche, grise, noire). Permet de bloquer les appareils volés ou défectueux.

3. OMC (Operation and Maintenance Center)

  • OMC-R : Supervise et administre les éléments du BSS.

  • OMC-S : Gère les composants du NSS.

L’OMC permet la configuration, la surveillance (QoS, alarmes), et la maintenance du réseau GSM en temps réel.

Le GMSC est une passerelle d’interconnexion entre le réseau mobile (comme le réseau GSM) et d'autres réseaux téléphoniques, comme le réseau téléphonique commuté (PSTN) ou le réseau ISDN.

🔧Fonctionnement :

  • Lorsqu’un appel est émis vers un abonné mobile depuis un autre réseau (PSTN, ISDN, ou autre opérateur mobile), l’appel est d’abord dirigé vers le GMSC.

  • Le GMSC interroge le HLR (Home Location Register) pour connaître le MSC (Mobile Switching Center) où se trouve actuellement l’abonné mobile.

  • Ensuite, il redirige l’appel vers le bon MSC.

 Rôle technique :

  • Il convertit les protocoles de signalisation (comme ISUP du côté PSTN et MAP du côté GSM).

  • Il assure la compatibilité et l’acheminement correct des appels inter-réseaux.

PSTN (Public Switched Telephone Network)

Le PSTN est le réseau téléphonique commuté public : c’est l’infrastructure classique utilisée pour les appels analogiques dans le monde entier.

Concepts Avancés et Terminologie Clé

Bande de Fréquences et Canaux

Chaque bande est divisée en canaux de 200 kHz. Une paire de canaux est utilisée pour chaque communication (montante/descendante). Exemples :

  • GSM 900 : 890-915 MHz (uplink) / 935-960 MHz (downlink)

  • DCS 1800 : 1710-1785 MHz / 1805-1880 MHz

Chaque fréquence porteuse est subdivisée en 8 time slots (TS), créant un canal physique pour une communication simultanée. Un TRX gère une fréquence porteuse, donc 8 communications simultanées.

TDMA et Timeslot

La technologie TDMA divise le canal en tranches temporelles (timeslots) de 576,92 µs. Cela permet à plusieurs utilisateurs de partager la même fréquence porteuse. Le débit d’une porteuse est de 271 kbps, et chaque canal physique offre environ 33,8 kbps, dont 24,7 kbps sont utiles pour la voix ou les données.

Handover (Transfert Intercellulaire)

Le handover permet de maintenir une communication continue lorsque l'utilisateur se déplace entre les cellules :

  • Intra-BSC : changement de BTS sous un même BSC.

  • Inter-BSC/Intra-MSC : changement de BSC sous un même MSC.

  • Inter-MSC : entre deux MSC.

  • Inter-Système : entre deux technologies (ex : GSM vers UMTS).

Hard handover (GSM, LTE) interrompt brièvement la communication, tandis que le soft handover (UMTS) maintient la liaison avec les deux cellules durant la transition.

Services Offerts par GSM

  • Voix : service de base, circuit commuté.

  • SMS / MMS : messages courts (textes ou multimédias).

  • GPRS / EDGE : ajout du mode paquet pour le transfert de données (internet, email).

  • Cell Broadcast : messages envoyés à tous les mobiles dans une cellule.

  • Services à valeur ajoutée (VAS) : localisation, banque mobile, prépayé, etc.

Réseau Intelligent (Intelligent Network - IN)

Le IN enrichit les capacités du GSM avec des services avancés via :

  • SCP (Service Control Point) : gère la logique des services.

  • SSP (Service Switching Point) : interagit avec le MSC pour activer les services.

  • INC (Intelligent Network Centre) : centre de gestion globale des services IN.

Services typiques :

  • Messagerie vocale

  • Conférence téléphonique

  • Facturation à la seconde

  • Services contextuels (basés sur la localisation)

Conclusion

Le GSM est bien plus qu’un simple standard de téléphonie. Il s’agit d’un écosystème technologique complet, combinant la transmission radio, la commutation, l’authentification, la gestion des équipements, et l’optimisation des ressources. Son évolutivité a permis l’introduction de services de données (GPRS, EDGE), posant les bases des générations futures comme la 3G et la 4G.

Même aujourd’hui, dans un monde dominé par les réseaux LTE et 5G, le GSM reste un pilier incontournable dans de nombreuses régions, grâce à sa robustesse, sa portée et sa simplicité d’implémentation.

#GSM #Architecture #TéléphonieMobile #Réseau #BSS #NSS #OMC #Handovers #IMSI #TRX #BTS #BSC #MSC #HLR #VLR #AUC #EIR #IN #TDMA #GPRS #EDGE #GeekStudy

Commentaires

Enregistrer un commentaire

Posts les plus consultés de ce blog

Qu’est-ce que le démarrage réseau (PXE) et comment l’utiliser?

Image
I. Présentation Dans cet article, nous allons parler du boot PXE ainsi que du boot iPXE , deux notions essentielles à connaître en tant qu’administrateur système et réseau. Elles sont directement liées à un processus incontournable pour les entreprises : le déploiement de postes de travail . Traditionnellement, lorsqu'on souhaite installer un système d’exploitation sur un poste de travail, on utilise une clé USB sur laquelle on a préalablement copié l’image ISO du système. Une fois cela fait, on connecte physiquement la clé à l’ordinateur, qui charge son contenu afin de lancer l’installation. De manière similaire, bien que plus rare aujourd’hui, on peut également utiliser un CD ou un DVD d’installation, mais là encore, il faut disposer d’un support physique. Grâce au boot PXE ou iPXE , il est possible de s’affranchir de l’utilisation de ces supports physiques, car le démarrage se fait à travers le réseau . Si vous débutez en informatique et que vous souhaitez comprendre le fon...
Lire la suite

RRU dans l'architecture GSM : Tout en détail

Image
Le RRU : Un composant clé de l’architecture GSM Aujourd’hui, nous abordons l’un des éléments essentiels de l’architecture GSM : le Remote Radio Unit (RRU) . Ce module joue un rôle fondamental dans la transmission radio entre les terminaux mobiles et le réseau, assurant la qualité et la fiabilité des communications mobiles. 1. Fonctionnement du RRU Le RRU agit comme une interface radio déportée du BTS (Base Transceiver Station) , située à proximité des antennes, et traite les signaux radio avec une grande précision. Son fonctionnement peut être résumé en plusieurs étapes techniques : 1.1. Réception du signal radio émis par le terminal mobile Le terminal mobile émet un signal radio modulé en fréquence ou amplitude selon la norme GSM. Ce signal est capté directement par l’antenne connectée au RRU. Le RRU amplifie le signal faible reçu via un Low Noise Amplifier (LNA) pour améliorer le rapport signal/bruit. Ensuite, le signal analogique est converti en signal numérique à l...
Lire la suite

Implémentation d’une architecture IP/MPLS chez Orange RDC avec des équipements MikroTik : une révolution technique potentielle au cœur de la connectivité nationale

Image
Contexte et Objectifs Face à la croissance exponentielle du trafic de données, aux défis de couverture dans les zones rurales reculées, et à la demande croissante de services à valeur ajoutée (VPN d'entreprise, Qualité de Service garantie, segmentation réseau avancée, haute disponibilité), Orange RDC devrait choisir  d'adopter une architecture IP/MPLS. Cette transition va permettre  à construire une infrastructure réseau robuste, agile et hautement scalable, en s'appuyant sur la flexibilité et l'abordabilité des équipements MikroTik de dernière génération. Les objectifs principaux de cette initiative sera  multiples et couvrira  des aspects critiques de la transformation numérique d'Orange RDC : Modernisation de l'infrastructure backbone IP : Orange  passerai  d'une architecture IP traditionnelle à un backbone IP/MPLS de pointe pour optimiser le routage et la gestion du trafic. Offre de services convergents : Il s'agira de fournir une suite complète d...
Lire la suite