L'architecture GPRS 2.5G

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L'architecture GPRS : la révolution 2,5G

Après le succès du GSM, une nouvelle évolution est apparue : le GPRS (General Packet Radio Service). Qualifiée de 2,5G ou parfois 2G+, cette architecture se positionne comme un pont technologique entre la 2G (GSM) et la 3G (UMTS). Elle introduit des innovations majeures, notamment le passage d’une communication par circuit à une transmission par paquets, plus adaptée aux échanges de données (comme l’accès à Internet).

🧩 Fonctionnement du GPRS

Contrairement au mode circuit du GSM, où une ressource est réservée pour toute la durée de la communication, le GPRS utilise un mode paquet, ce qui signifie que les ressources radio sont allouées uniquement lorsqu’il y a un transfert effectif de données. Cela permet une optimisation importante des capacités réseau.

Le GPRS a été la base du développement de la norme EDGE, une technologie qui réutilise les infrastructures radio du GSM tout en améliorant les débits.

⏱ Gestion des Time Slots et des débits

En GPRS, les données sont transmises dans des time slots (TS). Contrairement à la voix GSM où un seul TS est utilisé, une session GPRS peut utiliser de 2 à 8 TS, selon la disponibilité des ressources sur la station de base (BTS).

Les débits varient en fonction du Coding Scheme (CS) utilisé :

  • CS1 : 9,05 kbit/s (équivalent à la voix GSM)

  • CS2 : 13,4 kbit/s

  • CS3 : 15,6 kbit/s

  • CS4 : 21,4 kbit/s (cas optimal avec signal parfait)

Débit théorique maximal : 8 TS × CS4 = 171,2 kbit/s
Débit réel usuel : environ 50 kbit/s
Exemple courant : 2 TS × CS2 × 2/3 ≈ 17,9 kbit/s (soit ~2 ko/s)

🧠 Le rôle clé du PCU (Packet Control Unit)

Le PCU est une pièce maîtresse du GPRS. Il gère la transmission des données entre les mobiles (MS) et le réseau.

Fonctions principales :

  • Contrôle d’accès au canal radio

  • Segmentation/réassemblage des paquets

  • Gestion des erreurs de transmission

  • Contrôle de la qualité de service (QoS)

  • Collecte d’informations de facturation

Où se trouve le PCU ?

  • Dans la BTS : gestion rapide et locale des ressources radio

  • Dans le BSC (Base Station Controller) : centralisation des décisions

  • Dans le SGSN : flexibilité accrue pour les déploiements à grande échelle


🛰 SGSN : Serving GPRS Support Node

Le SGSN agit comme une passerelle intelligente pour l’acheminement des paquets entre la station mobile et les réseaux externes via le GGSN. Il maintient la localisation des utilisateurs, gère la session de données, et assure la sécurité.

Fonctions principales :

  • Authentification et sécurité des utilisateurs

  • Suivi de la mobilité de la station mobile (Routing Area)

  • Gestion des sessions de données (établissement, maintien, terminaison)

  • Collecte des données de facturation

Localisation dans le réseau :

Le SGSN se situe dans le cœur du réseau GPRS, connecté aux BTS via les BSC.

🌐 GGSN : Gateway GPRS Support Node

Le GGSN est la passerelle entre le réseau mobile (GPRS/UMTS) et Internet. Il garantit que les paquets sont transmis vers la bonne station mobile en maintenant un contexte actif (PDP).

Fonctions principales :

  • Routage des paquets entre le réseau mobile et IP

  • Traduction d’adresses IP mobiles vers IP publique

  • Authentification et sécurité

  • Collecte d’informations de facturation

Avantages :

  • Connexion transparente aux réseaux IP (ex : Internet)

  • Protection des communications avec fonctions pare-feu

  • Prise en charge de la mobilité des utilisateurs

🔁 Architecture complète GPRS

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Avant le GPRS (commutation de circuit) :

MS → BTS → BSC → MSC → Réseau

Avec GPRS (commutation par paquets) :

MS → BTS → BSC → SGSN → GGSN → Internet

📡 Protocole et architecture en couches

Entre MS et BSS :

  • Couche 2 : MAC (Medium Access Control)

  • Couche 3 : RLC (Radio Link Control)
    → Gestion de la segmentation, du mode reconnu (ARQ) et non reconnu

Entre BSS et SGSN :

  • Couche 2 : NS (Network Service)

  • Couche 3 : BSSGP (Base Station Subsystem GPRS Protocol)

Entre SGSN et GGSN :

  • Couches IP : PDP (Packet Data Protocol), GTP (GPRS Tunneling Protocol)

Connexions de niveau 4 :

  • MS ↔ SGSN : LLC (Logical Link Control)

  • SGSN ↔ GGSN : UDP

Couches supérieures :

  • SNDCP (entre MS et SGSN)

  • GTP (entre SGSN et GGSN)

  • Connexion finale : TCP/IP entre MS et serveur distant

📝 Conclusion

Le GPRS a marqué une étape cruciale dans l’évolution des réseaux mobiles, en introduisant la notion de connectivité IP permanente tout en optimisant l’usage des ressources radio. Il a ouvert la voie aux technologies EDGE, 3G puis 4G, en posant les bases d’un réseau mobile tourné vers les données.

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